涡流管制冷是法国工程师兰克于1933年首先提出的，涡流管又称为兰克管。这种制冷方法的实质是利用人工方法使压缩气体产生涡流运动，并分成冷、热两部分气流，其中分离出来的冷气流便可用来制冷。
冷水机涡流管的结构比较简单，主要由喷嘴、涡流室、孔板及冷热两端的管子组成。涡流室的内部形状为阿基米德螺线，喷嘴沿切线方向装在涡流室的边缘。涡流室的一侧装有一个分离孔板，其孔径约为管子内径的1/2（或稍小一些），它与喷嘴中心线的距离大约为管子内径的1/2。分离孔板的右侧为冷端管子，另一侧为热端管子，在管子端部装有一个控制阀，离涡流室的距离约为管子内径的10倍，控制阀的开启度可用手动调节。
涡流管制冷的工作原理如下：经过压缩并冷却到常温的高压气体（通常是空气，也可以是CO2、NH3等气体），由进气管进入，并在喷嘴2内膨胀，以很高的速度沿切线方向进入涡流室，在涡流室的周边形成自由涡流，其旋转角速度在涡流室边缘部分较小，接近轴心部分较大，于是在涡流室中沿半径方向形成了不同的角速度的气流层。由于气流层之间的摩擦，内层的角速度逐渐降低，外层的角速度逐渐提高，因而内层气流将一部分动能传给外层气流。涡流室中心部分的气体失去能量，经孔板流出时具有较低的温度；边缘部分的气体吸收能量，动能增加，又因与热端管子的管壁摩擦将部分动能变成热能，因此经控制阀流出时，具有较高的温度。所以，涡流管额可以同时得到冷、热两种效应。根据实验，高压气体经过涡流管可得到-10~-50℃的冷气流，热气流的温度可达100~130℃。
控制阀通过改变热端管子中气体的压力，来调节两部分气流的流量比，从而也改变了他们的温度。当阀门开度为管路直径45%~60%时，冷气流的质量流量为总流量的1/4~1/3,。如果控制阀全关，则全部气体从冷端管子流出，也就不存在冷热效应。如果控制阀全开，则会有少量气体从孔板出吸入，涡流管的工作就相当于一个气体喷射器。 |
