CN107806716A - 一种增强涡流管制冷效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种增强涡流管制冷效率的方法是，在涡流管7的涡流管热端3的外面加装一管套6，形成一空腔4，使冷却工质流经空腔4，达到降低涡流管7的涡流管热端3的温度，使涡流管冷端2输出的冷气温度更低，从而达到让涡流管7的制冷效率得到提高的目的。

Description

一种增强涡流管制冷效率的方法

技术领域：本发明涉及物理学中力学和热学里分子热运动知识，特别是涡流管制冷技术、散热技术及热管制作技术范畴。

背景技术：涡流管现象是1930年法国物理学家乔治.朗格发现的，涡流管制冷：只输入通用压力的压缩空气，通过涡流管转换，一端产生冷空气(在干燥空气的前提下最低温度可达-46℃)，一端产生热空气(最高温度可达127℃)。涡流管可以通过调节热气端的阀来调节气体的流量和冷气端温度的高低，得到需要的冷气参数——输入的压缩空气和产出的冷气比，现有涡流管制冷技术需要通入压缩气体才能制冷。

现有涡流管工作原理的解释：经过压缩并冷却到常温的气体进入喷嘴，在喷嘴中膨胀并加速到音速，从切线方向射入涡流室，形成自由涡流。自由涡流的旋转角速度愈靠近中心愈大，由于角速度不同，在自由涡流的层与层之间就产生了摩擦。中心部分的气流就速度最大，摩擦结果是将能量传递给外层角速度较低的气流，中心层部分的气流失去能量，动能低，速度降低，温度降低，通过涡流管中心的孔板从一端引出，得到制冷需要的冷气流。而外层部分的气流获得动量，动能增加，同时又与涡轮管壁摩擦，将部分动能转换成热能，从涡流管的另一端通过控制阀被引出，形成热气流。可以通过控制控制阀，调节冷热两股气流的流量和温度。

涡流管的性能高低主要评定标准就是制冷系数(冷效比)，制冷系数为制冷量与耗气量的比值，制冷量由温降与冷气量两项参数构成，所以如何提高涡流管的效率、在耗气量不变的前提下提高温降与冷气流量，成为世界范围内研究的方向。由于涡流管的制冷系数是非衡定的，只在特定的内部结构和气量参数下才会有最高的制冷系数(冷效比)。通常大部份的应用场合也都是将涡流管调整到最佳制冷系数(冷效比)后进行使用。而在最佳制冷系数时，冷风流量并不是最大值，所以很多人也通过各种方法试图在高制冷系数的前提下通过加大冷气流量来提高制冷量。

例如中国专利201010197295.8中提出的一种涡流管改进方法，目的是在不降低制冷系数的前提下增加冷风流量，采用了增加涡流室的方法来实现，其本质上等同于多个涡流管在最佳效率的情况下并联，并不能在本质上增加单管涡流管的制冷系数。而其它涡流管的改进，如中国专利93246501.3、200310117391.7、93227779.9，国外专利US459408410.11986等都依然无法解决涡流管制冷量小，制冷系数低等缺点。

再如中国专利CN201210569077.1的涡流管制冷器，包括冷端管，通过套管与此冷端管相连接的热端管，设在所述套管内的涡流发生器，设在所述套管上的进气口，设在所述热端管内的整流器、调节阀和热气出口，其特征在于所述的涡流发生器由一端与所述冷端管相连接的主涡流发生器，套接在此主涡流发生器另一端的辅涡流发生器所组成，所述的辅涡流发生器与所述的热端管相连接。它的结构比较复杂，没有达到大道至简的境地。

本人观看邵再禹用分子运动状态分析解释涡流管的能量分离原理后，从中找出增强涡流管制冷效率的方法，邵再禹用分子运动状态分析解释涡流管能量分离原理的具体分析如下：

温度是一个统计概念，描述大量分子的集体状态，我们如果用一个球体来描述局部空间大量分子集体中其中的一个分子在集体状态中的运动，则这个分子存在一个空间坐标各向振动统计学幅度一样的状态，用坐标表示，则x，y，z轴的空间各向振动的统计学幅度都一样。如图1所示，如果这个分子绕空间某一点为圆心O运动，则，这个分子将获得一个向圆周外的加速度a，a＝V2/r，见图2，则该分子向圆心O方向的热运动将被削弱，而向圆周方向的热运动被加强，导致分子原来各向振动统计学幅度一样的状态出现局部单向性运动，体现在局部空间大量分子绕空间某一点为圆心O运动的集体状态，则，圆心部分的分子热运动向圆周部分传递，导致圆心O部分的分子热运动幅度降低，而圆周部分的分子热运动幅度增强，圆周部分的分子热运动幅度与圆心O部分的分子热运动幅度之差表现为温差，由局部空间大量分子绕空间某一点为圆心O运动速度v决定，如果用涡流管结构方式，把圆周与圆心O部分的分子导出该空间，则圆周部分导出的分子温度大于圆心O部分导出的分子温度，这就是本人邵再禹对涡流管的工作原理的分析。

发明内容：本人发现，圆周部分的分子热运动幅度与圆心O部分的分子热运动幅度之差表现为温差，由局部空间大量分子绕空间某一点为圆心O运动的速度v决定，当运动速度v一定的情况下，圆周部分的分子温度越低，则，圆心O部分的分子温度更低，因此，本发明提出一种增强涡流管制冷效率的方法，在不改变输入气体参数和涡流管运转所需要的各种制作的技术参数条件下，让涡流管的制冷效率得到提高。

附图说明：图1是分子局部空间各向运动示意图；图2是分子做圆周运动示意图；图3是增强涡流管制冷效率方法的管套形式示意图，1是涡流管进气口，2是涡流管冷端，3是涡流管热端，4是管套空腔，5是涡流管热气出口，6是管套，7是涡流管；图4是增强涡流管制冷效率方法的热管形式示意图，8是热管。

具体实施方法：

本发明提出一种增强涡流管制冷效率的方法：是在涡流管7的涡流管热端3的外面加装一管套6，形成一空腔4，使冷却工质流经空腔4，达到降低涡流管7的涡流管热端3的温度，使涡流管冷端2输出的冷气温度更低，从而达到让涡流管7的制冷效率得到提高的目的。

根据上述一种增强涡流管制冷效率的方法制作的涡流管，由涡流管7与管套6组成，管套6加装在涡流管7的涡流管热端3的外面，形成一空腔4，使冷却工质流经空腔4，空腔4可以以热管8的形式制作。

Claims (3)

1.一种增强涡流管制冷效率的方法：是在涡流管7的涡流管热端3的外面加装一管套6，形成一空腔4，使冷却工质流经空腔4，达到降低涡流管7的涡流管热端3的温度，使涡流管冷端2输出的冷气温度更低，从而达到让涡流管7的制冷效率得到提高的目的。

2.根据根据权利要求1所述的一种增强涡流管制冷效率的方法制作的涡流管，由涡流管7与管套6组成，其特征在于管套6加装在涡流管7的涡流管热端3的外面，形成一空腔4。

3.根据根据权利要求2所述的一种增强涡流管制冷效率的方法制作的涡流管，其特征在于所述的空腔4可以以热管8的形式制作。