Vortex tüpünün etkisiyle meydana gelen sıcaklık değişimlerinin incelenmesi

Ranque-Hilsch tüpleri olarak da bilinen vorteks tüpleri, basınçlı havayı veya herhangi bir soy gazı sıcak ve soğuk akımlara ayıran mekanik bir cihazdır. Vorteks tüplerinin hareketli parçası yoktur. Basınçlı hava yüksek hızda dönmesini sağlayan bir "vortek jenaratörüne" doğru teğetsel olarak gönderilir. Hava tüp içinde yüksek hızda dönerek tüpün diğer ucuna doğru hareket eder. Bu uçta bulunan konik bir valf ile havanın sıcak taraftan dışarı atılmasını sağlar. Tüp içinde kalan hava, çapı daha küçük olan iç vorteks ile geri dönmeye ve jenaratörün merkez deliğinden geçerek soğut taraftan dışarı atılır. Vorteks tüpü içerideki havanın "katı cisim dönüş" hareketi yaptığı kabul edilir. Katı cisim dönüş hareketi, vorteks tüpü içerisinde ayrışan iç ve dış hava akımları arasındaki sürtünmeden kaynaklanmaktadır. Başka bir deyişle tüp içinde iç ve dış hava katmanı oluşur ve bunlara aynı açısal hıza sahiptir. Merkezkaç kuvvetinden dolayı, dış tarafta kalan hava akımı içerde kalan havadan daha fazla basınç değerine ulaşır. İç ve dış hava akımları aynı yönde ve açısal hızda dönmekteyken, içerde kalan akım açısal momentum değerini kaybetmektedir. Açısal momentumdaki azalma nedeniyle dış hava akımına kinetik enerji transferi olur. Böylece besleme havası sıcak ve soğuk hava akımlarına ayrılmış olur. Bu nedenle dış yüzeyde kalan hava akımının sıcaklığı iç kısımdaki havadan daha yüksektir. Vorteks tüpleri akış özelliklerine göre paralel ve karşıt akışlı şeklinde, tasarım özelliklerine göre adyabatik ve adyabatik olmayan şeklindedir. Bu çalışmada karşıt akışlık 4 farklı vorteks tüp imalatı yapılarak her tüpde meydana gelen soğuk-sıcak akış değişimlerinin incelenecektir.