볼텍스 튜브

보텍스 튜브에 대해 우리가 가장 자주 묻는 두 가지 질문은 "얼마나 오래 되었습니까?"와 "어떻게 작동합니까?"입니다 다음은 보텍스 튜브의 역사와 이론을 간략하게 정리한 것입니다. 보텍스 튜브는 1928년에 아주 우연히 발명 되었습니다. 프랑스 물리학과 학생인 George Ranque는 그가 개발한 보텍스 타입 펌프로 실험을 하고 있을 때 한쪽 끝에서 따뜻한 공기가 배출되고 다른 쪽 끝에서 차가운 공기가 나오는 것을 발견했습니다. Ranque는 구동 부품 없이 뜨겁고 차가운 공기를 생산하는 이 이상한 장치의 상업적 잠재력을 이용하기 위해 작은 회사를 시작했습니다. 하지만, 그것은 곧 실패했고 독일 물리학자인 루돌프 힐슈가 그 장치에 대해 널리 읽힌 과학 논문을 출판했을 때인 1945년까지 보텍스 튜브 튜브는 알려지지 않았습니다.

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훨씬 이전에, 19세기의 위대한 물리학자 제임스 클러크 맥스웰은 열이 분자의 움직임을 포함하기 때문에, 우리는 공기의 뜨겁고 차가운 분자를 분류하고 분리하는 "친절한 작은 악마"의 도움으로 언젠가는 같은 장치에서 뜨겁고 차가운 공기를 얻을 수 있을지도 모른다고 가정했습니다. 따라서 보텍스 튜브는 "Ranque 보텍스 튜브", "힐슈 튜브", "랑크-힐슈 튜브", 그리고 "맥스웰의 악마"로 다양하게 알려져 있습니다. 최근 몇 년 동안 다양한 산업 현장 냉각 문제에 대한 간단하고 신뢰할 수 있으며 저렴한 해결책으로 인정받고 있습니다.

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보텍스 튜브는 압축 공기를 사용하며, 구동 부품이 없으며, 한쪽 끝에서 뜨거운 공기를, 다른 쪽 끝에서 차가운 공기를 생성합니다.

이 두 공기 흐름의 볼륨 및 온도는 온기 출구의 밸브를 사용하여 조정할 수 있습니다. 최저 -46°C ~127°C의 온도를 유지할 수 있습니다.

보텍스 튜브 역학에 관한 이론들이 많이 있습니다. 다음은 이 현상에 대해 널리 알려진 설명입니다.

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압축 공기는 보텍스 튜브로 공급되고 내부 카운터보어에 접하는 노즐을 통과합니다. 이 노즐들은 공기를 와류 운동으로 만듭니다. 이 회전하는 공기의 흐름은 90° 회전하여 토네이도와 유사하게 회전하는 껍질의 형태로 뜨거운 튜브를 통과합니다. 튜브의 한쪽 끝에 있는 밸브를 통해 일부 가열된 공기가 빠져나갑니다. 빠져나가지 못하는 것은 큰 소용돌이의 저압 영역 안에 있는 두 번째 소용돌이로 튜브 아래로 향합니다.

이 내부 소용돌이는 열을 잃고 차가운 공기로 다른 쪽 끝을 통해 배출됩니다. 한 기류가 튜브를 타고 올라가고 다른 기류가 튜브 아래로 이동하는 동안 두 기류는 동일한 각속도로 동일한 방향으로 회전합니다. 즉, 내부 스트림의 입자는 외부 스트림의 입자와 같은 시간에 한 번의 회전을 완료합니다. 그러나 각 운동량 보존의 원리 때문에 더 작은 소용돌이의 회전 속도는 증가할 것으로 예상됩니다. (보존 원리는 팔을 뻗거나 당겨서 회전 속도를 늦추거나 빠르게 할 수 있는 회전 스케이트 선수들에 의해 입증됩니다.) 그러나 보텍스 튜브에서는 내부 와류의 속도는 그대로 유지됩니다. 내부 와류에서 각운동량이 사라졌습니다. 손실된 에너지는 외부 와류에서 열로 나타납니다. 따라서 외부 와류는 따뜻해지고 내부 와류는 냉각됩니다.