[发明专利]一种热端管长度和喷嘴流量可调的涡流管

说明书

本发明公开一种热端管长度和喷嘴流量可调的涡流管，包括依次连接的冷端管、冷孔板、涡流室、热孔板、热端管和热端封盖，涡流室内设有圆形进气管，进气管均匀设有多个进气喷嘴，涡流室相应设有多个工艺孔，每个进气喷嘴均设有流量调节件，流量调节件的操作端伸出相应工艺孔设置；热端管内设有伞型调节件，伞型调节件包括伞头、伞支撑杆和伞拉动杆，伞支撑杆的一端固设于伞头的内表面，另一端与伞拉动杆连接，伞拉动杆的操作端伸出热端封盖设置。本发明通过涡流管外部连杆等机械部件的调节，可以实现涡流管在封闭状态下的内部热端调节阀位置调节，进入涡流管喷嘴流体流量的调节，喷嘴数量的调节，实现在不拆卸涡流管时的内部结构调整。

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种热端管长度和喷嘴流量可调的涡流管。

背景技术

涡流管是一个可以将流体进入温度分离的热力学设备。涡流管结构简单，通常由喷嘴、涡流室、热端调节阀、冷孔板等部件组成。高压气体通过涡流管的喷嘴进入涡流室，喷嘴通常为减缩喷管。流体在喷管内减压增速，在涡流室中高速旋转，通过温度与能量分离特性，在旋转流体的外层形成高温热流体，在旋转流体的内层形成低温冷流体。内层的低温冷流体在碰撞到热端调节阀后返流，通过涡流管的冷孔板后经过冷端出口流出，形成冷流体，外层的热流体则通过在涡流管的热端流出，形成高温流体。以空气为例，当20℃空气以5个大气压的状态进入涡流管，可以在其冷端生成1个大气压的-25℃冷流体，或在其热端生成1个大气压的80℃热流体。正是这种温度分离特性，涡流管已用于制冷、制热等领域。研究表明，流体在经过涡流管进行制冷过程时，其介于等焓温降和等熵温降之间，因此，将涡流管用于现有的制冷系统，具有提高系统性能的潜在能力。现如今，提高系统性能可以有效的减少能源消耗，也能降低设备的投资成本，提高经济效益，有助于国家实现节能减排的重要目标。特别是在未来的几十年，减少碳排放，保护环境是一项长期坚持的重要发展方向。

对于大多数以制冷系统为代表的热力学系统均为封闭式系统，而目前的涡流管大多应用于开式系统之中。在开式系统中，可以通过拆卸更换涡流管来调整涡流管内部的结构部件，从而调整涡流管在不同情况下的使用性能。由于热端管的长度会影响流体在涡流管中的运动距离和传热时间，喷嘴的数量会影响流体进入涡流室中流体的流量和旋转时的初速度而影响旋转强度。所以通常会拆卸和更换热端管和喷嘴来调整涡流管的工作性能。但在闭式系统中，系统经过安装保压测试后，一般不会拆卸系统。频繁的拆卸系统一方面会浪费其中的制冷工质，另一方面会增加系统泄露的潜在风险。因此，对于封闭式系统使用涡流管后，不能通过拆卸涡流管来调节其中的结构。那么，系统工况改变时，受涡流管结构固定的影响，其就较难始终处于高效运行状态。

现有专利CN109373628B提出了一种热端管长度可调节的径向排气涡流管，该专利提出在热端管内设置调节阀体，以实现热端管长度与冷流率两个工况的同步改变。但是，该调节阀体仍存在以下问题：锥形阀体固定，通过改变锥形阀芯和阀体的位置进行调节热端管的长度，导管在热端管上间隔布置，每次调节热端管的长度时，需要将热端阀限流孔后的垂直空与导管对齐后，才可将热流体引出。由于导管在管壁间隔布置，这就导致热端管长度的调节是间隔性变化，较难实现连续性变化，从而限制了热端管长度的变化范围。此外，由于锥形阀体固定和限流孔的存在，导致流体热端管的外层流体(主要用于制热的热流体)会被限流孔外围的环形板所限制，减少外层流体的流出量，限制了使用范围。

发明内容

为解决上述现有技术存在的缺点，本发明提供了一种热端管长度和喷嘴流量可调的涡流管，通过涡流管外部连杆等机械部件的调节，可以实现涡流管在封闭状态下的内部热端调节阀位置调节，还可以实现进入涡流管喷嘴流体流量的调节和喷嘴数量的调节，实现在不拆卸涡流管时的内部结构调整。

为实现上述技术目的，本发明采用的一些实施方案包括：