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涡流管制冷是利用高压气体作为工质经过涡流管而产生分离效应,使高压气体分离成冷、热两股气流的制冷方法。
本文以涡流管为研究对象,设计制作了两种不同喷嘴型式的涡流管,设计并建立了涡流管性能试验系统;基于本文设计的涡流管,针对涡流管进气压力、冷气流率、进气温度、喷嘴型式及气体种类等诸多因素与涡流管的性能之间的影响关系进行了的试验研究与分析。
本试验是在涡流管进气压力范围为0.2MPa~0.5MPa,冷端出口背压为0.14MPa~0.22Mpa之间,入口温度为18℃~30℃之间的情况下进行的。试验结果表明:在试验压力范围内,随着进气压力的增加,涡流管的制冷效应、制热效应、冷热分离效应、制冷量随之增加,而制冷效率COP则随之降低;在某一进气压力下,、、、和COP都随冷气流率μ的变化而变化,且在μ=0~1的范围内都有极大值存在,并且、和COP的最大值随着的增加向μ减小的方向移动;随着涡流管进气温度的升高,涡流管的制冷性能(、和COP)降低,而制热效应升高;在本试验范围内,圆形喷嘴比矩形喷嘴更能使涡流管获得较佳的制冷性能;与空气相比,氮气能使涡流管的制冷温度效应增强,制冷量显著增大,制冷效率COP明显升高;冷端出口背压对涡流管的能量分离效果有强烈的恶化作用,这一结论对工程实际应用具有重要的指导意义,在涡流管的实际使用过程中应尽量避免或减小出口背压的产生。