李 昊 睿， 艾 国 生， 张 恒 瑞， 王 坤， 赵 一 鸣， 胡 大 鹏*

( 1.大连理工大学 化工学院， 辽宁 大连 116024；2.塔里木油田公司， 新疆 库尔勒 841000 )

0 引 言

涡流管是一种内部存在强旋流的制冷装置，具有应对不同工况快速响应、设备无运动部件和可以长时间稳定运行的特点，广泛应用于空调器、热电发电机和烃露点控制等方面[1-2]．

近年来，学者们针对涡流管进行了许多研究，艾国生等[3]在热端管前端增加了排液结构，避免了凝结的液滴在热端管中二次蒸发．Matveev等[4]通过数值模拟研究了涡流室与热端管的连接方式对冷端温降的提升作用．郭向吉[5]通过模拟和实验探究了进动涡核和流场振动特性对涡流管能量分离现象的影响．张恒瑞[6]采用新型的阻涡器结构，更大限度地回收了冷端和热端出口处的压力能．Bazgir等[7]在冷端出口处增加不同形状的翅片结构来提升涡流管的等熵效率．

由于上述能量分离现象的存在，内外气体之间的温差传热会影响涡流管的制冷效率．针对这个问题，本文设计一种强制冷却的涡流管结构．通过外加冷却水对热端表面进行冷却，降低外层气体温度，削弱传热对制冷效率的影响，从而得到更低的冷端排气温度．此外，通过实验和数值模拟的方式，研究不同热端管长径比和不同压比工况下强制冷却涡流管的性能变化规律．

1 强制冷却涡流管实验平台

1.1 基本结构

涡流管工作原理如图1所示，在涡流管内部，压缩空气经过喷嘴流道，切向进入涡流室起旋，进入热端管的旋流气体在流动过程中能量从内层转移到外层，分为冷热两股．其中，外层气体沿壁面流动过程中温度逐渐升高，最终从热端出口流出；……