茅 磊，欧阳欣，闫 锋，谢 磊，聂超飞,李 博

(1.北京石油化工学院/深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室，北京 102617； 2.中国石油管道科技研究中心/油气管道输送安全国家工程实验室，河北 廊坊 065000)

涡流管又称Ranque-Hilsch管(RHVT)，是一种较为简单的机械装置，由喷嘴、涡流室、冷孔板、冷端管、热端管和可调热流控制阀等部件构成[1]。压缩气体在喷嘴中膨胀，沿切线方向进入涡流室，由于冷孔板的阻挡，气体在经过涡流变换后同时分离成温度不同的两股流体，其中外层流体的温度较高，而内层流体的出口温度低于入口温度，这种独特的现象称为温度分离或能量分离效应[1]。常规的涡流管为单向进气，一般根据冷热气流出口位置的不同将涡流管分成2种形式：顺流型及逆流型。顺流型涡流管中，冷、热气流出口在喷嘴的同一侧；逆流型涡流管外层热流体直接从热端出口流出，中心冷流体以相反的方向从冷端出口流出。此外，还有双向进气的涡流管，即在逆流型涡流管的基础上，于热端中心处外加补充气流，与初始气流入口同时进气。3种形式的涡流管如图1所示。

图1 3种形式涡流管示意图

涡流管的能量分离机制极为复杂，至今仍没有一种公认的精确理论能够从本质上加以解释，许多研究者采用实验或数值模拟方法对涡流管的制热、制冷性能及其能量分离效率开展了大量工作[2-10]。由于涡流管具有结构简单、设计紧凑、价格低廉等优点，在化工、电子、汽车等领域得到了应用[11-13]。……