2018-11-04
渦流管(Vortex Tubes)：什麼是冷空氣比率以及如何使用它用於您的利益 Vortex Tubes: What is a Cold Fraction & How to use it to Your Benefit
EXAIR 撰寫了許多關於渦流管(Vortex Tubes)如何工作原理以及使用它們的應用的文章。製造沒有任何氟利昂或活動零件的冷空氣的想法是一種現象。這種現象可以產生冷空氣，溫度低至-50 oF（-46oC）。在本文中，我將解釋調整渦流管(Vortex Tubes) 相關冷空氣比率來獲得不同溫度和冷卻效果。
為了給渦流管(Vortex Tubes)的基本背景，我們製造了三種不同的尺寸;小，中，大。這些尺寸可以產生135BTU /Hr至10,200BTU /Hr的冷卻能力範圍。獨特的設計在每個渦流管內部使用冷空氣產生器。冷空氣產生器可以控制進入渦流管的壓縮空氣量。例如，型號3240的中型渦流管僅需40 SCFM（1,133 SLPM）的壓縮空氣量和壓力100 PSIG（6.9 bar）進入渦流管(Vortex Tubes)。型號3208小型渦流管(Vortex Tubes)只在壓力100 PSIG（6.9 bar）下僅使用8 SCFM（227 SLPM）壓縮空氣量。 EXAIR生產最全面渦流管(Vortex Tubes)的產品系列，從2 SCFM（57 SLPM）到150 SCFM（4,248 SLPM）。
在壓縮空氣透過冷空氣產生器後，壓力將下降到略高於大氣壓。（這是渦流管(Vortex Tubes)工作原理的“引擎”）。空氣將朝向管渦流管的一端行進，那裡有一個空氣控制閥或熱空氣排氣閥。可以調節該閥可以增加或減少離開熱端的空氣量。剩餘部分的空氣重新定向到渦流管的另一端，稱為冷空氣端。透過遵守質量守恆，熱空氣流和冷空氣流必須等於入口流量，如公式1所示：
等式1：Q = Qc + Qh
Q - 渦流入口流量（SCFM / SLPM）
Qc - 冷空氣流量（SCFM / SLPM）
Qh - 熱風流量（SCFM / SLPM）
冷空氣比率是流出渦流管冷空氣端的空氣百分比。例如，如果調節渦流管的控制閥以僅允許20％的氣流從熱氣端排出，那麼80％的氣流必須朝向冷空氣端重定向。 EXAIR使用這個比率作為冷空氣比率;參考等式2：
公式2：CF = Qc / Q * 100
CF =冷空氣比率（％）
Qc - 冷空氣流量（SCFM / SLPM）
Q - 渦流管流量（SCFM / SLPM）
EXAIR 建立了一個圖表，顯示相對於進入的壓縮空氣溫度的溫度下降和上升。在圖表的頂部，我們有冷空氣比率，在側面，我們有進氣壓力。如您所見，溫度隨著冷空氣比率和進氣壓力的變化而變化。隨著冷空氣比率的百分比變小，冷空氣流變得更冷，但氣流變得更少。您可能會注意到此圖表與渦流管尺寸無關。因此，無論使用的渦流管的冷空氣產生器尺寸如何，溫度下降和上升都將遵循上圖。
你如何使用這張圖表？例如，選擇型號3240型渦流管。它將使用在壓力100 PSIG流量40 SCFM的壓縮空氣。我們可以確定從冷空氣端和熱端流出的空氣的溫度和流量。入口壓力選擇為100 PSIG，熱排氣閥調整為允許60％的冷空氣比率。讓我們使用入口壓縮空氣溫度為68 oF。使用公式2，我們可以重新排列值以找到Qc：
Qc = CF * Q
Qc = 0.60 * 40 SCFM = 24 SCFM的冷空氣流量
上圖中的溫度下降為86 oF。如果我們在入口處有68 oF，則溫度為（68 oF - 86 oF）= - 18 oF。因此，從冷空氣端，我們在-18 oF的溫度下有24 SCFM的冷空氣。對於熱空氣端，我們也可以計算流量和溫度。從等式1，
Q = Qc + Qh或
Qh = Q - Qc
Qh = 40 SCFM - 24 SCFM = 16 SCFM
上圖中的溫升為119 oF。因此，當入口溫度為68 oF 時，我們得到（119 oF + 68 oF）= 187 oF。在熱空氣端，我們有16 SCFM的空氣，溫度為187 oF。
透過冷空氣比率和進氣壓力，您可以獲得適合您製程應用的特定溫度。對於冷卻和加熱能力，這些值可用於計算正確的渦流管尺寸。如果您需要協助確定合適的渦流管以最好支持您的製程應用，我們很樂意提供協助你確定最佳解決方案。
