智能壓縮空氣：渦流管如何工作 Intelligent Compressed Air: How do Vortex Tubes Work
渦流管是一種有趣的裝置，在自1928年由喬治·蘭克(George Ranque)發現以來，在過去的89年裡一直非常迷人。我想在這篇文章中做一些洞察，內部發生了什麼了。
使用渦流管，我們將高壓的壓縮空氣流施加到包含渦輪機外觀零件的增壓室，我們稱之為冷空氣產生器，以調節流量並旋轉空氣以產生兩個獨立的氣流。一端為熱氣流另一為冷氣流。
以下是渦流管(Vortex Tube)如何工作的動畫：
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冷空氣產生器是渦流管內的一個關鍵特徵，它不僅調節流量並產生渦流旋轉作用，而且內部渦流是很整齊，使它從渦流管的熱端排出。注意下面照片上的中心孔。這是冷卻的“內部渦流”通過冷空氣產生器在冷空氣端出口排出的地方。
一旦壓縮空氣透過冷空氣產生器進行處理，我們就會有兩個旋轉氣流，如上所述的外部渦流和內部渦流。當旋轉空氣到達渦流管熱氣流的末端時，一部分氣流排出控制閥;並且剩餘的氣流被迫通過外部渦流的中心。這就是我們所說的“強制”渦流。
如果我們看內部漩渦，這是有趣的地方。隨著空氣回到中心，發生兩件事情。兩個旋轉渦流以相同的角速度旋轉並且在相同的旋轉方向上旋轉。所以，它們被鎖在一起。但隨著空氣從外部渦流到內部渦流的過程，我們都有能量的轉變。
如果我們看到在外部渦流中旋轉的粒子和在內部渦流中旋轉的另一粒子，它們將以相同的速度旋轉。但是，由於我們通過熱氣流端排氣口的控制閥而損失了大量的空氣，半徑也減小，內部的渦流失去角動量。
角動量在等式1中表示為：
L = I *ω
L – 角動量
I – 慣性
ω- 角速度
其中慣性由公式2計算：
I = m * r2
m – 質量
r – 半徑
因此，如果我們估計內部渦流的半徑是外渦的大小的1/3，那麼計算的慣性變化將是原始值的1/9。慣性較小，半徑較小，慣性小得多。對於這種動量變化而損失的能量是作為向外部渦流的熱量而被排出的。
調節渦流管的輸出溫度是透過改變冷空氣比率和輸入壓力來進行的。冷空氣比率是我們用來顯示冷氣流端的空氣百分比的術語。剩餘的數量將透過熱氣流端耗盡。你可以稱之為“熱空氣比率”，但由於它通常是兩個氣流中較小的一個，很少使用，所以我們傾向於以“冷空氣比率”為焦點。 “冷空氣比率”由渦流管熱氣流端的控制閥決定。可以使用下面的“冷空氣比率”圖來預測冷空氣流中的溫度差異以及熱空氣流中的溫度升高。
透過將上述表現的溫度降低與渦流管可用的各種流量組合，對一製程應用，我們可以改變產生的冷卻功率。上述冷空氣比率圖是透過對上述操作理論的大量測試而開發的。冷空氣比率圖是一個非常有用的工具，允許我們執行計算，以在各種輸入壓力和冷空氣比率設置條件下預測渦流管性能。
關於渦流管理論的最有趣和最有用的部分是，我們已經能夠利用這種物理能量交換現象，它的尺寸僅有手掌大，並且具有多種工業用途，從點冷卻縫紉針到冷凍大船舶應用中的管線，以實現閥門的維護操作。
我們很樂意接受任何有關渦流管的應用，其用途以及EXAIR 如何幫助您的問題。
