An experimental investigation of vortex tube performance characteristics

Bu projenin temel hedefleri: Ranque - Hilsch Vorteks Tüpündeki (RHVT) sıcaklık ayrışması prosesini anlamak ve deneysel methodlar kullanarak daha gelişmiş bir vorteks tüp tasarımı yapabilmektir.Vorteks tüpü içerisinde meydana gelen sıcaklık ayrışması olayı fiziksel olarak henüz açıklanmammıştır. Bulunan birçok teori olmasına karşın, bunlardan hiçbiri olayın tamamını açıklayamamaktadır. Literatürdeki teorik, deneysel ve analitik çalışmalar, cihazın daha iyi anlaşılmasını ve performans ile kapasitesinin arttırılmasını sağlamıştır. Fakat geçmişteki teorik ve analitik çalışmaların çoğu enerji ayrışmasını açıklamakta başarısızdır. Ayrıca cihaz içindeki akışın kompleksiği yüzünden, akış profilini tahmin etmekte başarısız olmuştur. Bunun nedeni, fazlasıyla basitleştirilmiş modellerin kullanımı ve vorteks tüpü modellerinin lineer olmayışıdır. Dahası ilgili matematiksel denklemlerin çözümü de oldukça zordur. Dolayısı ile, bu çalışmada deneysel methodun kullanımı tercih edilmiştir.Bu çalışmada vorteks tüpünün performansı ile giriş parametreleri ve geömetrinin etkisini bulmak için karşıt akışlı vorteks tüpü incelenmiştir. Prototipler bilgisayar destekli tasarım programı kullanılarak tasarlanmış ve CNC makinalar ile imal edilmesinin ardından birçok farklı koşulda test edilmiştir.Vorteks tüpünü inceleme ve geliştirme amaçlı yapılan bu çalışmanın sonuçları 5. bölümde sergilenmektedir. Cihazın performansını artıırabilmek için, birçok farklı koşulda deneyler yapılmıştır. Ayrıca, cihazın giriş basıncı literatürde ilk defa 15,5 bar seviyesine kadar arttırılmıştır. Bu sayede, iki matematiksel formül bulunmuştur. Bu formülleri kullanarak, giriş basıncına göre, vorteks tüpünün maksimum izantropik verimliliği ve gerçek sıcaklık düşürümü hesaplanabilmektedir.