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压缩冷却后的气体进入喷嘴,在喷嘴内膨胀并加速至音速,从切线方向喷入涡流室,形成自由涡流。自由旋涡的旋转角速度随着接近中心而增加。由于角速度不同,自由旋涡各层之间存在摩擦。中心的气流角速度zui高,摩擦导致能量传递给外层角速度较低的气流。中间层的气流损失能量,动能低,所以速度和温度降低。通过涡流管中心的孔板从一端引出,获得制冷所需的冷气流。外层的气流获得动量,动能增加。同时与涡轮管壁摩擦,将一部分动能转化为热能,通过控制阀从涡流管的另一端导出,形成热气流。通过控制控制阀,可以调节冷气流和热气流的流速和温度。