Comment puis-je comprendre un tube Vortex et son efficacité?

marché

Comment puis-je comprendre un tube Vortex et son efficacité?


Un tube vortex prend un flux d’entrée sous pression, le plus souvent un gaz, et crée deux flux de sortie avec une différence de température. Apparemment, il a été décrit comme un démon de Maxwell .

Les deux sources liées sont rares avec des informations sur comment et pourquoi cela fonctionne. Maintenant, j’ai deux questions:

  • Pourquoi cela fonctionne-t-il, en particulier pourquoi la situation dans le vortex devrait-elle conduire à un transfert d’énergie thermique du flux interne vers le flux externe?

  • Peut-il être efficace?

  • Comment définissez-vous l’efficacité d’un appareil qui peut être plus proche du démon de Maxwell que d’une pompe à chaleur? Mon sentiment est que toute analyse ne devrait pas seulement prendre en compte la somme de l’énergie d’entrée (énergie thermique et mécanique instream) et de la somme de sortie (énergies thermiques et pressions des deux flux de gaz), mais aussi la différence de température qui est créée – car elle contient une capacité à créer du travail. *

  • Si bien sûr, il est inutile de créer de la chaleur à partir d’une énergie de haute qualité de 8mech.) Pour la transformer à nouveau en mech. l’énergie – mais il donne une idée de la valeur de la sortie.

Nathaniel

C’est une question très intéressante – je n’avais jamais entendu parler de ces choses auparavant.

Réponses


 J. Polihronov

Pourquoi ça marche? Il faut comprendre la température statique du gaz, la température totale du gaz et la propulsion si l’on veut construire une image physique appropriée de l’effet. Ceci est un article de moi et de mes co-auteurs qui explique la loi fondamentale du refroidissement rotationnel (également connu sous le nom d’équation de turbine d’Euler), il suppose une mathématique et une physique de niveau supérieur:

Polihronov, J. et al, A. Thermodynamique de la propulsion angulaire dans les fluides , Phys Rev Lett 109 054504 2012

Voir aussi ce site Web, je mets en place une explication facile à lire de l’effet du tube vortex
https://sites.google.com/site/vortextubeeffect

Plus en détail –

Considérons le concept de «discrétisation» du flux vortex: simplifions le flux vortex en introduisant un système de flux simple, qui présente toujours la physique de la séparation de température. Le système d’écoulement simple comprend un conduit adiabatique rotatif et un réservoir de gaz comprimé fixé à l’entrée du conduit. La sortie du conduit est à

r = 0

, tandis que l’entrée est à

r = R

, le point

0

est le centre de rotation.

Réglez le système en rotation uniforme. Soit la vitesse linéaire à l’entrée est

c = ω R

. Ensuite, dans le référentiel fixe, la température totale du gaz à l’entrée (à la périphérie) est

T = T 0 + c 2 / 2 c p

, où

T 0

est la température statique du gaz dans le réservoir. De la conservation de la rothalpie, nous obtenons que la température totale à la sortie (au centre) soit

T = T 0 c 2 / 2 c p

,

c p

est la capacité thermique isobare du gaz. Ainsi, la séparation de température totale est

Δ T = c 2 / c p

. Que se passe-t-il avec la température statique

T s

? A l’entrée (à la périphérie),

T s = T 0

; en sortie, c’est

T 0 c 2 / 2 c p

. Ainsi, la séparation de température statique est

Δ T s = c 2 / 2 c p

.

La séparation de température est également observée dans un système à déplacement rectiligne. Considérons un système élémentaire, comprenant un conduit adiabatique et un réservoir de gaz comprimé attaché à l’extrémité avant du conduit. Réglez le système avec une vitesse linéaire uniforme

c

. Laisser le gaz quitter le système avec vitesse

0

dans le référentiel fixe, le gaz sort par l’extrémité arrière du conduit.

Les séparations de température

Δ T

et

Δ T s

sont exactement les mêmes que dans le cas de rotation; c’est seulement maintenant que la conservation de l’enthalpie doit être appliquée pour résoudre les températures.

Pour résumer, le phénomène du tube vortex est un exemple de l’équation de la turbine d’Euler au travail.

En ce qui concerne l’effet du tube vortex, cette analyse est un très bon point de départ.

J’espère que cela a aidé!

-J. Polihronov

Floris

Malheureusement, le lien fourni a été « déplacé » et le nouvel emplacement est une impasse. J’aimerais beaucoup qu’il soit mis à jour. Au moment de ce commentaire, un autre article de cet auteur peut être trouvé sur ResearchGate


 Nemu Rozario

J’ai effectué quelques tests avec le tube Vortex pour trouver son efficacité par rapport à un système de réfrigération.L’objectif était de déterminer si nous pouvons utiliser de l’air comprimé ou du CO2 pour remplacer le système de réfrigération.Le tube Vortex ne fonctionne qu’avec du fluide sous pression.Lorsque une baisse soudaine de la pression réduit la température et le séparateur en forme de spirale à l’intérieur du tube vortex qui fait circuler le fluide autour de lui, le séparant du fluide chaud et du froid et le dirige dans 2 directions différentes en utilisant de l’air froid qui s’est séparé. Je pourrais refroidir l’eau jusqu’à 0,5 degré à l’échelle c, mais cela nécessite un débit et une pression élevés pour baisser davantage. entrez la description de l'image ici

Vidéo sur le delta de température de l’air dans un tube vortex – Vidéo de test

Vidéo sur le refroidissement de l’eau à l’aide d’air froid provenant de la sortie du tube vortex. Vidéo de test

marché

GRAND pour trouver quelqu’un avec une expérience réelle! avez-vous des chiffres réels?

Nemu Rozario

Oui. J’ai une différence de température entre l’entrée et la sortie.Le débit de masse diff entre l’entrée et la sortie.et diverses chutes de température à différentes pressions et débits.Je pourrais enfin atteindre une pression d’entrée de 80 psig et un débit massique de 260 lpm.une baisse de température de 0,2 degré C et sortie froide. J’ai des données sur la biche. Le niveau de bruit est plus élevé à la sortie d’air chaud.

fibonatique

Et comment est l’efficacité par rapport aux éléments peltier?

Nemu Rozario

Je ne fais aucun test avec un élément peltier, mais je peux le tester, laissez-moi essayer de vous répondre, peut-être dans quelques mois.

marché

Ping! Vous êtes-vous déplacé pour faire vos tests? J’apprécierais beaucoup si vous pouviez développer votre réponse


 niels nielsen

Voici un article dans lequel les auteurs comparent deux systèmes de réfrigération à cycle ouvert: le cycle bell-coleman et le tube vortex, et calculent les coefficients de performance pour les deux. avec le travail de Nemu Rozario, je pense que cela pourrait répondre aux questions du PO.

https://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi9svfCg7HYAhUIslQKHRTWBfsQjhwIBQ&url=https%2A%%Afalsa2 système-par-cloche-cycle-coleman-et-tube-vortex & psig = AOvVaw1LDm7iitvP7LGIoXbr07e5 & ust = 1514698972087380

voir ceci dans SlideShare en ligne:

Système de réfrigération à air par cycle Bell Coleman et tube Vortex 1. Par: Guide de projet: E.Nikhil Kumar (12000T0338) Anil Kumar M.Aparna (12000T0304) P.Jagan (12000T0314) k.Sirisha (12000T0353) M.Ram Kumar (12000T0321 ) 2. Objectif  L’objectif de notre projet est de produire l’effet de réfrigération en utilisant à la fois le cycle Bell-Coleman et le tube Vortex.  Dans ce projet, nous nous sommes principalement concentrés sur les températures froides des tubes Vortex à travers lesquels l’effet de réfrigération est produit. Nous avons fabriqué quatre tubes vortex différents avec des dimensions, un nombre de buses, un orifice et un venturi différents et avons comparé leurs COP et leurs taux de refroidissement.  Notre projet donne la possibilité de remplacer les systèmes de réfrigération conventionnels par des systèmes de réfrigération à air.

niels nielsen

concernant la séparation du flux en un flux chaud et un flux froid: le mode de rotation « centrifugeuse » existe apparemment dans le noyau interne de la masse d’air à l’intérieur du dispositif. comme indiqué ci-dessus, la périphérie de la masse d’air en rotation sera plus chaude que celle du centre; la structure du tube est telle qu’elle détache la partie la plus chaude de l’air et la conduit hors d’un port et envoie l’air du noyau plus froid vers un port différent. En tout cas, ce n’est certainement PAS un appareil « démon de maxwell ».


 sapin

Le flux d’entrée n’a pas seulement une énergie thermique – il en a également une mécanique. L’énergie mécanique peut être utilisée pour le travail et la température du gaz est facilement modifiée par le travail – dans les processus adiabatiques, elle augmente lorsque le gaz est pressé et diminue lorsque le gaz peut se dilater. Cela donne une idée générale de la raison pour laquelle ce tube pourrait fonctionner et en même temps ne pas être un démon de Maxwell. Bien qu’une image détaillée puisse être très complexe et demander une compréhension avancée de la dynamique des gaz.

Si nous calculons les énergies thermiques et mécaniques totales des deux flux de sortie, nous constaterions qu’une partie de l’énergie mécanique est perdue et que l’entropie totale a augmenté. Le mélange de ces flux en un seul nous donnerait un gaz plus lent et un peu plus chaud qu’au départ. C’est le même effet qu’un simple ralentissement du courant sur certains obstacles.

marché

1) pouvez-vous développer, euh, pourquoi une partie du gaz se dilate dans le tube? 2) pour tout moteur thermique ou pompe à chaleur

sapin

1) Veuillez considérer cela non seulement comme un moteur thermique mais aussi comme un système mécanique. La mécanique des gaz est ici très pertinente. Le gaz a une inertie et peut frapper les murs, créant ainsi des régions de pression plus élevée et plus basse. Il existe également d’autres flux de gaz en plus des murs, et peut-être certains phénomènes acoustiques. 2)

niels nielsen

nous nous rapprochons de la vérité … c’est amusant … regardez le tube de cette façon: l’air comprimé entre dans le tube à travers un ensemble de buses coudées qui donnent une rotation à l’air. Pensez à l’air qui tourne autour de la circonférence intérieure du tube comme la paroi du bord d’une centrifugeuse mécanique à rotation rapide, qui pousse l’intérieur de l’air vers la paroi de la centrifugeuse à tourner avec lui via les forces de cisaillement. à un certain rayon à l’intérieur de la paroi de la jante rotative, le reste de l’air (le « noyau ») tourne comme une seule masse, ce qui comprime l’air à la périphérie de ce noyau et raréfie celui du centre …

niels nielsen

via les forces centrifuges. cela chauffe l’air à l’extérieur du noyau et refroidit l’air à l’intérieur du noyau, le plus proche de l’axe central du tube. le tube décolle l’air périphérique chaud entourant le noyau et le vide d’une extrémité du tube, laissant l’air de noyau refroidi derrière.


 Dan

Les températures des gaz augmentent avec la compression et diminuent avec la décompression. Les couches externes du vortex compressent le gaz (chaleur) en raison de la force centrifuge. Le centre du vortex a une basse pression comparativement. (Cool).

 

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