你听过“恶魔急冻管”吗？它可以使被灌进去的空气瞬间变冷。所以经常被使用在制造业中，人们利用它对塑料、金属、木材等进行降温处理。这种装置叫做涡流管。为什么这种装置可以瞬间降温，这其中隐藏了怎样的科学道理？我们今天就一起来探索“恶魔急冻管”里隐藏的科学知识。

涡流管是一种使用压缩空气的新型制冷元件。只需要往涡流管的侧面入口中通入压缩空气，它的一端就会喷出冷气，而另一端就会喷出热气。一根外观平平无奇的管子为什么会像空调一样制冷？其实原理并不复杂，因为涡流管是一根三通的管子，进气孔在管体侧面。我们通过这个孔把压缩空气输入到涡流管内，收敛型的喷嘴会使经过的气流不断膨胀加速，最后气流会以音速进入涡流管内腔，并且沿着相同口径的管道扩散，这样就会形成高速旋转的涡流。我们从管道的截面可以观察到，靠近中心的气流，角速度最大，而靠近壁管的气流角度相对较低，内外圈的涡流由于角速度不同会发生摩擦。开始时内圈高速旋转的涡流在自身动力和摩擦力的作用下，会带动外圈的涡流低速旋转。

在这个过程中，内圈涡流为了保持旋转，会不断把气体内能转换为需要的动能。这造成内能不断减少，内圈涡流的温度也随之不断降低。而外圈涡流却可以通过由摩擦获得的动能不停旋转，在旋转时其体内不断增加，温度会逐渐升高。这时的涡流管，内圈为低温涡流，外圈是高温涡流，这两种涡流会同时涌向有锥形塞的出口。在出口处，热气流在外部所以更容易从锥形塞的缝隙散出，冷气涡流会被锥形塞阻挡。不能及时散出的冷气涡流越聚越多，压强就会升高，最后把冷气从反方向的冷气出口压出去。这就是涡流管的制冷原理。

别看涡流管没有任何运动部件，结构简单，但效果却不打一点折扣。它制造的冷气最低温度可达零下46摄氏度，而最高温度可达到摄氏度。而且这根管子只要有压缩空气就可以立即制冷，还能通过阀门来调节冷气流量，使之达到理想效果。所以这个发明一被投入使用就因为它结构简单占用空间小、造价低廉、适应范围广等优点得到了大众的一致好评。人们用它冷却在机械加工中的零件，冷却电子元件、冷却食物，还会把它用来冷却消防员的衣服，冷却化学实验品。

他的身影出现在各行各业。甚至有人提出用涡流管来代替空调的想法，那这种假设可不可行呢？综合分析，涡流管无污染、重量轻、使用寿命长不需要维修，可用于防爆场所，而且因为涡流管上没有电子元件，因此也不会受到电磁干扰，这些都是空调不具备的优势。但同时涡流管也具有制冷效率低、噪音大的缺点，而且涡流管需要有压缩空气驱动，家庭不具备使用条件。但这个想法仍是我们未来研究的方向之一。如果用涡流管代替空调，不仅会降低对电力的消耗，还能为保护环境做贡献，真是一举两得。

现在你明白涡流管制冷的科学原理了吗？

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