渦流管冷凍系統(tǒng)(Vortex  tube Refrigeration System)

渦流管冷凍系統(tǒng)是利用壓縮空氣在渦流管（Vortex tube）內(nèi)急速旋轉(zhuǎn)膨脹，產(chǎn)生低溫的一種很趣的冷凍系統(tǒng)。如圖所示，B容器中盛裝的壓縮空氣，經(jīng)C連接管沿切線的方向噴入渦流管D中，則空氣在渦流管中形成急速渦流旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。渦流管D一般均為垂直裝置，上端開口，下端封閉，在封閉的中心僅開一小孔，由小管E連接至冷凍空間F，中心旋轉(zhuǎn)的高速氣體自小管E流出，外圍旋轉(zhuǎn)的較低速氣體則自上端開口排出，由上端開口排出的氣體為熱空氣，而經(jīng)下端小管E流出的氣體則為冷空氣。渦流管D之開口端與小管E之壓力均在大氣壓力情況下或近于大氣壓力，故高壓空氣因急速渦流旋轉(zhuǎn)膨脹而產(chǎn)生冷卻效應(yīng)的裝置稱為渦流管冷凍系統(tǒng)。

渦流管冷凍產(chǎn)生的原理：

1、因空氣由高壓進(jìn)入，在大氣壓力下渦流管急速膨脹造成吸熱而本身溫度劇降。

2、旋轉(zhuǎn)空氣愈近管中心，速度愈高，而其角力鉅（Angular monentum）愈大，故因急速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械能消耗了本身的內(nèi)能，因而本身降低溫度。

3、內(nèi)面旋轉(zhuǎn)的空氣，因轉(zhuǎn)速愈快，體積愈小，分子摩擦熱愈大，相反外層產(chǎn)生熱愈小，根據(jù)熱力學(xué)第二定律：熱由高溫度傳向低溫度，故內(nèi)層空氣的熱不斷傳向外層，故內(nèi)部空氣的熱能陸續(xù)降低，以致從下端流出后，因內(nèi)能較低，故溫度降低。

4、熱氣上升，冷氣下降，故較高溫度之空氣由上端排出，較低溫度之空氣由下端流出。

如下端E管流出之空氣體積為進(jìn)入C端之壓縮空氣體積之3/4時(shí),E管流出之空氣溫度可較進(jìn)入之壓縮空氣溫度降低60°F,而上端排出之空氣溫度較進(jìn)入之壓縮空氣溫度升高165°F；若E=1/4C時(shí),E管溫度可降低100°F,而D上端排出之空氣將升高30°F。

渦流管冷凍系統(tǒng)為1962年后開始應(yīng)用的一種新型冷凍系統(tǒng)，因無活動(dòng)部分，故障較少，可應(yīng)用于放冷藏、冷氣等場(chǎng)所；尤其是特別適用于同時(shí)需要冷卻與全部新鮮空氣的場(chǎng)所，如礦坑、醫(yī)院……等。

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