涡流管以其广泛的应用前景和神秘的能量分离机理,自其被发明以来一直受到科学界的密切关注,但对涡流管的研究仍不尽人意,主要表现在:一方面涡流管的能量分离效率很低,另一方面,至今没有一个公认的涡流管能量分离机理。本文围绕涡流管的改进、工业应用涡流管的研制与实验等方面进行了系统研究,使涡流管的能量分离性能得到显著提高,为涡流管的产业化应用奠定了基础。系统介绍了涡流管的设计方法和技术细节,并开创性的提出了对于喷嘴导流道的等马赫梯度设计法、喷嘴入口流道的等流速设计法和整流器的改进设计方法,经实验验证用这些方法设计出来的涡流管是合理的,也是有效的,通过这些改进设计,极大程度的提高了涡流管的性能,目前研制的涡流管在大冷流率下的性能已超过美国进口同类型涡流管。对涡流管技术的开发与应用具有一定的参考价值。根据上述涡流管的开创性设计,加工了小型涡流管,并以压缩空气为工质,对其进行了实验研究,得到了喷嘴、整流器、热端阀和热端管长度对涡流管性能影响的规律,并提出了涡流管最优结构参数。在小型涡流管结构研究的基础上,对涡流管进行了放大设计研究,设计了不同导流道数的喷嘴和不同长度的热端管,并以高压力、大流量空气为工质进行了实验研究,获得了涡流管在放大设计后,在不同压力、膨胀比、导流道数和热端管长度下涡流管的能量分离性能。通过采用Fluent 计算程序计算涡流管各状态参数,指出了自由涡旋向强制涡旋转变理论不合理的地方,也指出了摩擦理论的合理性和不能完全解释的方面,基于模拟计算与分析,并与实验结果进行对比,提出了涡流管能量分离的理论――能量分离是在管内不同半径处的流体粘性造成的能量转移的结果,流体之间存在流体微元的变形,起到动能交换的作用。本文对涡流管制冷轻烃回收技术进行了研究,提出了燃气式和电动式轻烃回收的工艺流程,并进行了方案优化和技术经济比较。