ریپورتر
13th February 2010, 05:48 PM
Vortex tube
آيا تا کنو ن عبارت Ranque – Hilsch vortex tubeيا vortex tube را شنيده ايد ؟
اين عبارت مربوط به وسيله اي است که قادر خواهد بود که هواي فشرده شده ورودي به آن را به دو بخش گرم و سرد تبديل کند. جريان هواي فشرده شده به صورت مماسي توسط نازل هايي به داخل محفظه لوله وارد مي شود .
جدايش هواي گرم و سرد مي تواند در صنايعي همچون خنک سازي ماشين هاي تراش وCNC،يخچال ها و سرمايش هواپيما و فرايند هاي گرمايشي به علت نداشتن عوارضي همچون گاز هاي گلخانه اي، مورد استفاده قرار گيرد. در اين وسيله فاقد قسمت هاي متحرک بوده و به هزينه نگهداري به مراتب کمتري نياز دارد.
در ادامه به طور خلاصه فرايند صورت گرفته شده در اين وسيله مورد ارزيابي قرار ميگيرد.
در طراحي اين وسيله دو پارامتر مهم مي با شد :
1- شکل هندسي وسيله (طول و قطر لوله و تعداد نازل ها ، قطر قسمت گرم و يا سرد و..)
2- پارامتر هاي فيزيکي- گرمايي وسيله (همچون دما و فشار ورودي ، رطوبت گاز هاي ورودي، نوع گاز و..)
با ورود جريان به درون لوله ، به علت خاصيت گردابه اي که دارد ، سبب مي شود که جدايش جريان درون لوله صورت گيرد. اين جدايش به کمک اندازه گيري فشار ، سرعت و ميدان دمايي امکان پذير مي باشد .
باتوجه به بررسي هاي تحليلي و عددي (توسط روش حجم محدود) صورت گرفته شده در اين مورد ،هنوز به طور دقيق رفتار فيزيکي جريان کاملاً درک نشده است .در نتيجه پيچيدگي هايي در يافته هاي تجربي وجود دارد .
عوامل دخیل در عملکرد اين وسيله عبارتند از :
1- نسبت جرم هواي سرد :
اين پارامتر عامل مهمي در کارايي vortex tubeو جدايش دما / انرژي در داخل سيال مي باشد.
2- افت دمايي هواي سرد(Cold air temperature drop):
اين پارامتر به صورت اختلاف دماي هواي ورودي و دماي هواي سرد تعريف مي شود :
http://www.hamedmonsef.com/images/87-4/V2.jpg
که Tiدماي هواي ورودي و Tcدماي هواي سرد مي باشد.
3- قطر ارفيس سرد :
به صورت نسبت قطر ارفيس قسمت سرد (d) به قطر لوله گردابه تعريف مي گردد:
http://www.hamedmonsef.com/images/87-4/V3.jpg
4- بازده آيزنتروپيکي:
جهت محاسبه بازده سرمايش vortex tube،اصل آدياباتيک گاز کامل در نظر گرفته مي شود .که به صورت تابعي از فشار هواي ورودي ، فشار اتمسفر و نسبت گرماي ويژه ، بيان مي شود .
5- ضريب عملکرد (Coefficient of performance):
اين ضريب به صورت نسبت نسبت نرخ سرمايش به انرژي مورد استفاده جهت سرمايش تعريف مي شود.
طبقه بندي vortex tube:
1- جريان مخالف ( Counter-flow vortex tube):
با توجه به شکل ،اين وسيله شامل يک قسمت ورودي با يک سري نازل هايي با يک سوراخ مرکزي ،و يک vortex tube (يا لوله گرم ) و يک شير مخروطي مي باشد .يک گاز فشرده شده درفشار بالا به درون نازل ها با يک سرعت بالا وارد مي شود .با انبساط هواي داخل لوله ، گردابه اي سريع تشکيل شده و با تنظيم شير مخروطي مي توان مقدار هواي سرد را تغيير داد .
و در نهايت گاز هايي که از اطراف سوراخ عبور مي کنند سرد و باقي مانده آن، گرم مي شود . شکل آن در زير(A) آورده شده است .
http://www.hamedmonsef.com/images/87-4/V4.jpg
2- جريان موازي (Uni-flow vortex tube):
همانند حالت قبلي بوده ولي با اين تفاوت که هواي سرد به طور هم مرکز با هواي سرد خارج مي شود .عملکرد ي شبيه به حالت جريان مخالف دارد .اختلاف دمايي هواي سرد وگرم تا 230 درجه نيز خواهد رسيد .حد تجربي کاهش دما براي هواي سرد حدود 40- درجه سانتيگراد خواهد بود .حد بالايي براي هواي گرم 190مي باشد .(شکل B)
گردآورنده : مهندس اصغر داوودی
آيا تا کنو ن عبارت Ranque – Hilsch vortex tubeيا vortex tube را شنيده ايد ؟
اين عبارت مربوط به وسيله اي است که قادر خواهد بود که هواي فشرده شده ورودي به آن را به دو بخش گرم و سرد تبديل کند. جريان هواي فشرده شده به صورت مماسي توسط نازل هايي به داخل محفظه لوله وارد مي شود .
جدايش هواي گرم و سرد مي تواند در صنايعي همچون خنک سازي ماشين هاي تراش وCNC،يخچال ها و سرمايش هواپيما و فرايند هاي گرمايشي به علت نداشتن عوارضي همچون گاز هاي گلخانه اي، مورد استفاده قرار گيرد. در اين وسيله فاقد قسمت هاي متحرک بوده و به هزينه نگهداري به مراتب کمتري نياز دارد.
در ادامه به طور خلاصه فرايند صورت گرفته شده در اين وسيله مورد ارزيابي قرار ميگيرد.
در طراحي اين وسيله دو پارامتر مهم مي با شد :
1- شکل هندسي وسيله (طول و قطر لوله و تعداد نازل ها ، قطر قسمت گرم و يا سرد و..)
2- پارامتر هاي فيزيکي- گرمايي وسيله (همچون دما و فشار ورودي ، رطوبت گاز هاي ورودي، نوع گاز و..)
با ورود جريان به درون لوله ، به علت خاصيت گردابه اي که دارد ، سبب مي شود که جدايش جريان درون لوله صورت گيرد. اين جدايش به کمک اندازه گيري فشار ، سرعت و ميدان دمايي امکان پذير مي باشد .
باتوجه به بررسي هاي تحليلي و عددي (توسط روش حجم محدود) صورت گرفته شده در اين مورد ،هنوز به طور دقيق رفتار فيزيکي جريان کاملاً درک نشده است .در نتيجه پيچيدگي هايي در يافته هاي تجربي وجود دارد .
عوامل دخیل در عملکرد اين وسيله عبارتند از :
1- نسبت جرم هواي سرد :
اين پارامتر عامل مهمي در کارايي vortex tubeو جدايش دما / انرژي در داخل سيال مي باشد.
2- افت دمايي هواي سرد(Cold air temperature drop):
اين پارامتر به صورت اختلاف دماي هواي ورودي و دماي هواي سرد تعريف مي شود :
http://www.hamedmonsef.com/images/87-4/V2.jpg
که Tiدماي هواي ورودي و Tcدماي هواي سرد مي باشد.
3- قطر ارفيس سرد :
به صورت نسبت قطر ارفيس قسمت سرد (d) به قطر لوله گردابه تعريف مي گردد:
http://www.hamedmonsef.com/images/87-4/V3.jpg
4- بازده آيزنتروپيکي:
جهت محاسبه بازده سرمايش vortex tube،اصل آدياباتيک گاز کامل در نظر گرفته مي شود .که به صورت تابعي از فشار هواي ورودي ، فشار اتمسفر و نسبت گرماي ويژه ، بيان مي شود .
5- ضريب عملکرد (Coefficient of performance):
اين ضريب به صورت نسبت نسبت نرخ سرمايش به انرژي مورد استفاده جهت سرمايش تعريف مي شود.
طبقه بندي vortex tube:
1- جريان مخالف ( Counter-flow vortex tube):
با توجه به شکل ،اين وسيله شامل يک قسمت ورودي با يک سري نازل هايي با يک سوراخ مرکزي ،و يک vortex tube (يا لوله گرم ) و يک شير مخروطي مي باشد .يک گاز فشرده شده درفشار بالا به درون نازل ها با يک سرعت بالا وارد مي شود .با انبساط هواي داخل لوله ، گردابه اي سريع تشکيل شده و با تنظيم شير مخروطي مي توان مقدار هواي سرد را تغيير داد .
و در نهايت گاز هايي که از اطراف سوراخ عبور مي کنند سرد و باقي مانده آن، گرم مي شود . شکل آن در زير(A) آورده شده است .
http://www.hamedmonsef.com/images/87-4/V4.jpg
2- جريان موازي (Uni-flow vortex tube):
همانند حالت قبلي بوده ولي با اين تفاوت که هواي سرد به طور هم مرکز با هواي سرد خارج مي شود .عملکرد ي شبيه به حالت جريان مخالف دارد .اختلاف دمايي هواي سرد وگرم تا 230 درجه نيز خواهد رسيد .حد تجربي کاهش دما براي هواي سرد حدود 40- درجه سانتيگراد خواهد بود .حد بالايي براي هواي گرم 190مي باشد .(شکل B)
گردآورنده : مهندس اصغر داوودی