Эффект вихревой трубки Vortex

Вихревая трубка Вортекс (Vortex) – эффективное решение для различных задач по локальному охлаждению в условиях производства. Используя сжатый воздух в качестве источника энергии, вихревые трубки генерируют два потока воздуха, горячий и холодный.

Принцип действия работы трубки Вортекс основан на вихревом эффекте (эффект Ранка-Хилша) — эффект разделения газа или жидкости при закручивании в цилиндрической или конической камере на две фракции.
В физических границах трубки Вортекс, обусловленных её геометрическими размерами, в конце трубки образуется закрученный поток с большей температурой, а в центре — закрученный охлажденный поток, причем вращение потока в центре и конце трубки происходит в разные стороны.
В большинстве случаев на вход трубки Вортекс подаётся сжатый воздух (воздух КИП/технологический воздух предприятия) давлением 5,0 – 8,0 Бар. Попадая в цилиндрическую камеру, поток сжатого воздуха раскручивается вдоль стенок камеры вплоть до 1 000 000 оборотов в минуту. При этом воздушный поток разделяется на 2 фракции. Фракция теплого воздуха покидает камеру вихревой трубки с одной стороны, фракция холодного – с другой.

Основные технические характеристики трубок Вортекс:

Температуры от -45гр.C до +125гр.C;

Расход воздуха от 28 до 4,248 литров в минуту;

Охлаждающая мощность до 10 200 BTU /час (2 571 ккал/час).

Области применения трубок Вортекс:

охлаждение электронных компонентов;

охлаждение приборов КИП и А, анализаторов и хроматографов;

охлаждение шкафов с оборудованием;

охлаждение шкафов АСУ;

охлаждение при технологических измерениях;

охлаждение при производственных операциях;

охлаждение проб газов и жидкостей;

охлаждение систем видеонаблюдения;

закрепление термоклея;

охлаждение после пайки;

охлаждение сварных швов;

охлаждение в климатических камерах.

Температура, расход воздуха и охлаждающая мощность могут быть отрегулированы в широком диапазоне с помощью регулирующего клапана. Вихревые трубки изготавливаются из нержавеющей стали. Коррозионная стойкость нержавеющей стали и стойкость к окислению обеспечивают годы надежной работы. Вихревые трубки не содержат движущиеся части, поэтому не требуют технического обслуживания.

Мощность воздушного потока и его температура регулируются с помощью регулировочного клапана со стороны выхода горячего воздуха. Открытие клапана уменьшает мощность холодного потока воздуха и уменьшает его температуру. Закрытие клапана, наоборот, увеличивает мощность холодного потока и повышает его температуру.

Количество воздуха, покидающего вихревую трубку через отверстие для холодного воздуха, в процентном выражении называется холодная фракция. В большинстве случаев при 80% выходе холодной фракции вихревая трубка обеспечивает наилучшее соотношение мощности холодного потока и его температуры, или другими словами обеспечивает наилучшее охлаждение.

При выходе холодной фракции 50% и менее, обеспечиваются наименьшие температуры холодного воздуха. При этом мощность холодного потока приносится в жертву более низким температурам. Настройка вихревой трубки достаточно проста.

Для регулировки температуры вихревой трубки достаточно поместить термометр в воздушный поток около выходного отверстия вихревой трубки, и с помощью регулировочного клапана вихревой трубки установить мощность потока с необходимой температурой. Наибольшая мощность охлаждения (выход холодной фракции 80%) достигается, когда температура выходящего потока на 28°С ниже температуры сжатого воздуха.

Изменение температуры выходящего потока вихревой трубки в зависимости от давления и соотношения горячей и холодной фракций.

Давление			Холодная фракция, %
Бар	20	30	40	50	60	70	80
1,4	34,4	33,3	31,1	28,3	24,4	20	15,6
1,4	8,3	13,9	20	28,3	35,6	46,1	59,4
2	40,9	39,6	37,1	33,8	29,2	24	18,1
2	9,8	16,4	24	33,3	42,6	54,6	69,5
3	50,4	48,7	45,7	41,6	36	29,7	21,9
3	12	19,9	29,6	40,3	52,3	66,5	83,5
4	56,9	54,7	50,9	46,1	40	32,9	25,1
4	13,2	21,9	32,4	43,9	57,1	72,5	91,2
5	61,6	59	54,8	49,4	43	35,4	26,9
5	13,7	23,3	34,2	46,5	60,9	77,2	97,1
6	65,4	62,7	58,2	52,7	45,6	37,6	28,6
6	14,1	24,3	35,8	48,6	63,9	81	102,1
7	68,6	65,8	61,4	55,7	48	39,6	30
7	14,4	25,1	37,3	50,2	66,3	84,2	106,3
8	71,1	68,2	63,8	57,3	50	40,8	30,4
8	14,4	25,4	38,1	51,8	67,9	86,1	107,9

В ячейках с жирной заливкой указаны значения, на которые понижается температура холодного потока по сравнению с температурой сжатого воздуха. В ячейках без жирной заливки указаны значения, на которые увеличивается температура горячего потока по сравнению с температурой сжатого воздуха.

Вихревые трубки нашли очень широкое применение в промышленных, научных и бытовых целях. Вихревые трубки используются в составе других продуктов EXAIR: регулируемые точечные охладители, мини охладители, охладительные пистолеты и системы охлаждения для шкафов управления.