何丽娟 赵辉通 李海燕 吴夏梦

(内蒙古科技大学能源与环境学院 包头 014010)

1 引言

涡流管是一种结构简单的能量分离装置,它能将高压气体分离为总温不同的两股气流。由于其结构简单,操作方便,无运动部件等一系列优点,已在制冷领域、天然气领域、混合物分离、航空领域以及诸多工业领域得到广泛应用[1]。虽然涡流管结构简单,能量分离的原因却及其复杂,对其内部能量分离机理的认识上存在巨大争议[2-4]。

针对涡流管的结构特性的研究中,热端管长度对涡流管能量分离的影响一直无法得到长足的进展。Soni 和Thomson[4]认为涡流管长径比L/D(热端管长度与涡流室直径之比)L/D>45 时涡流管会拥有较好的能量分离效果。2005 年,何曙以涡流室直径为D=6 mm,热端管长度L分别为80 mm、100 mm、140 mm的涡流管进行试验研究[5],所选取的3 组热端长变化范围太小即长径比变化范围太小,不足以说明热端管长对涡流管性能的影响。2006 年王远鹏对长径比分别为16.9、25、32.5 的涡流管进行能量分离的试验研究[6],实验结果表明冷流率相同时,涡流管热端管长度越长,其最大制冷效应与制热效应越好。2007 年周少伟对热端管长分别为205 mm、369 mm、574 mm、750 mm的涡流管试验,热端管长度会改变流体的切向速度分布,影响管内的漩涡特性,当漩涡特性消失,再增长热端管长度将不再影响能量分离特性[7]。

本文在前人的研究基础上进一步开展热端管长度对涡流管能量分离特性的研究,并且研究了热端管长度变化时热端管的温度分布情况,为更好地研究涡流管能量分离机制和结构优化奠定了坚实的基础。