Вихревой эффект
В 1931 году Ж. Ранк (Франция), наблюдая за процессом очистки газа от пыли в циклонных сепараторах, отметил, что центральные слои газа имеют температуру более низкую, чем входящий в них газ. Он получил патент на техническое устройство, в котором реализовывался вихревой эффект, и назвал его вихревой трубой - рис.4.7, а после доклада на тему своего открытия во французском физическом обществе (1933 год) открытый им вихревой эффект был назван в честь автора - эффектом Ранка.
Сжатый газ (обычно воздух) подводится к соплу А и вводится с помощью этого сопла тангенциально относительно оси трубы в корпус D. При входе скорость потока может достигать скорости звука или превышать ее. Попав во внутренний объем трубы, воздух закручивается, расширяется и движется вращательно-поступательно, т. е. образуется закрученный поток. При этом происходит температурное разделение входящего потока на два потока: горячий (периферийный) с температурой Тгор>Твх и холодный (осевой) с температурой Тхо^Твх, где Твх - температура входа потока (как правило равна Тср). Осевой поток отводится через диафрагму В, а периферийный - через кольцевую щель, образуемую регулирующим конусом С и корпусом. Оба потока вращаются в одном направлении, но аксиально-противоположно.
Баланс масс потоков, осуществляющих вихревой эффект, записывается в виде
Вход потока
Мех, ТвХ
Где Мех - массовый расход воздуха, вводимого в вихревую трубу; Мхол - массовый расход холодного потока; Мгор - массовый расход горячего потока.
Регулируя положение конуса С, возможно изменить расход горячего потока Мгор, а следовательно, и холодного Мхол. Это сопровождается изменением температур потоков. Чем меньше расход Мхол, тем ниже его температура Тхол и наоборот.
Практическое применение вихревой эффект нашел для одновременного получения высоких и низких температур с целью организации системы кондиционирования воздуха в кабине пилота сверхзвукового самолета.
