[發明專利]一種雙層結構渦流管

有效

• 申請號: 202011286057.4
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112413917B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 單勇;楊俊濤;張靖周;譚曉茗
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F25B9/08
• 分類號: F25B9/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 劉豐

本發明涉及流體冷卻裝置，具體涉及一種雙層結構渦流管，包括外層渦流管和內層渦流管，所述內層渦流管包括內層渦流管管道，所述內層渦流管管道一端設置有內層渦流管分離孔板，另一端連接有內層調節閥，所述內層渦流管分離孔板向外連接有內層渦流管冷端出口，所述內層渦流管管道、內層渦流管冷端出口、內層調節閥同軸設置；所述外層渦流管包括外層渦流管管道，所述外層渦流管管道一端設置有外層渦流管端面，其另一端設置有外層調節閥，所述內層渦流管與外層渦流管管道同軸，內層渦流管軸向貫通所述外層渦流管端面以及外層調節閥。本發明通過內層渦流管管壁對內層渦流管內的內、外旋流起到了冷卻作用。

技術領域

本發明涉及流體冷卻裝置，具體涉及一種雙層結構渦流管。

背景技術

渦流管是一種能量分離裝置，它可以將高壓氣體分離成冷熱兩股氣流。目前已在科學研究和工業等諸多領域得到應用。渦流管結構簡單，主要由噴嘴、渦流室、分離孔板、調節裝置以及冷、熱兩端管組成。工作時，高壓氣體經進氣流道進入環形儲氣腔中，在壓差的作用下，經一個或多個噴嘴沿切向高速進入渦流室內，產生強旋流運動。在渦流管中將產生能量分離現象，分離成溫度不相等的兩部分氣流，處于中心部位的氣流溫度低，而處于外層部位的氣流溫度高，這種中間冷、外層熱的能量分離現象就是“蘭克效應”或“渦流效應”。但是目前渦流管工作時，由于其工作環境所限，導致渦流管存在制冷效應不夠明顯，制冷效率較低的缺點。

為了提高渦流管的制冷效果，現有專利文獻號為CN103673369B的發明專利公開了一種渦流管，其直接向渦流管外側通氣以進行冷卻，但是通氣溫度高，仍然存在冷卻效果不足的問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提出了一種雙層結構渦流管，可以在不改變渦流管工作環境的情況下，通過改進渦流管結構，提高渦流管的制冷效果。

本發明的具體方案如下：

一種雙層結構渦流管，包括外層渦流管和內層渦流管，所述內層渦流管包括內層渦流管管道，內層渦流管進氣噴嘴切向地環繞設置在內層渦流管管道管壁外側并與其連通，所述內層渦流管管道一端設置有內層渦流管分離孔板，另一端連接有內層調節閥，所述內層渦流管分離孔板向外連接有內層渦流管冷端出口，所述內層渦流管管道、內層渦流管冷端出口、內層調節閥同軸設置；所述外層渦流管包括外層渦流管管道，外層渦流管進氣噴嘴切向地環繞設置在外層渦流管管道外側并與其連通，所述外層渦流管管道一端設置有外層渦流管端面，其另一端設置有外層調節閥，所述內層渦流管與外層渦流管管道同軸，內層渦流管軸向貫通所述外層渦流管端面以及外層調節閥。

其中，所述外層調節閥為向外層渦流管管道方向突出的錐臺，所述錐臺中心設置有通孔，所述通孔直徑大于內層渦流管管道的外徑，所述內層渦流管管道穿過所述通孔，內層渦流管管道與通孔之間的縫隙構成外層渦流管冷端出口，所述錐臺與外層管道之間的縫隙構成外層渦流管熱端出口。

其中，所述外層渦流管進氣噴嘴與內層渦流管進氣噴嘴設置在同一側。

其中，所述外層渦流管進氣噴嘴、內層渦流管進氣噴嘴的數量分別為4-8個。

其中，當外層渦流管管道的管徑為d₁，內層渦流管管道的管徑為d₂時，2≤d₁/d₂≤5。

有益效果：

本發明的雙層結構渦流管，由于外層渦流管內的低溫氣體緊貼內層渦流管管壁流出，通過內層渦流管管壁對內層渦流管內的內、外旋流起到了冷卻作用，從而提高了內層渦流管的制冷效應，同時也降低了內層渦流管熱端出口氣體的溫度。通過對內、外層渦流管的管徑進行限制，提高本發明的冷卻效果。

附圖說明

圖1為本發明的示意圖

圖2為本發明的剖視圖

圖3為外層渦流管原理圖