L’ EFFETTO DEL TUBO A VORTICE FU OSSERVATO NEGLI ANNI’ 30 DEL NOVECENTO E DA ALLORA SONO STATI PUBBLICATI PIÙ DI 100 ARTICOLI SCIENTIFICI SUL TEMA E ANCOR OGGI TECNICI E DI SCIENZIATI LAVORANO ALLO SVILUPPO DELLE SUE APPLICAZIONI PRATICHE
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Figura 1- Schema di funzionamento del tubo a vortice( Exair)
oggi parecchi gruppi di tecnici e di scienziati stanno lavorando allo sviluppo delle sue applicazioni pratiche. Il tubo di Ranque-Hilsch( o tubo Vortex) è un dispositivo industriale che utilizza aria compressa per generare separatamente flussi di aria fredda e calda senza parti in movimento. È ampiamente utilizzato per il raffreddamento localizzato di utensili, componenti elettronici, quadri elettrici, operazioni di lavorazione meccanica e in laboratori chimici, garantendo affidabilità e assenza di manutenzione.
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Lo schema di principio del tubo a vortice è riportato in figura1, alla quale faremo riferimento nella spiegazione del suo funzionamento, tenendo presente che si possono raggiungere temperature da – 46 ° C a + 127 ° C! L’ aria compressa, ad una pressione variabile tra 1,5 e 10 bar, viene immessa nello spazio anulare che circonda la camera di generazione del vortice dalla quale passa, espandendosi e perdendo pressione, nel corpo cilindrico dove raggiunge velocità prossime a quella del suono. Il corpo cilindrico è costruito in modo che l’ aria vi sia immessa tangenzialmente lungo la circonferenza della camera di generazione e possa attraversarlo mantenendosi tangente alle sue pareti in virtù dell’ effetto centrifugo generato dal moto rotatorio. Quando l’ aria ha raggiunto la valvola di controllo posta all’ estremità del tubo, è dotata di una pressione inferiore di quella di entrata, ma comunque superiore alla pressione atmosferica. La quantità di aria che lascia il tubo dall’ estremità sulla quale è installata la valvola di controllo, chiamata estremità calda, è governata dalla posizione fatta assumere alla stessa valvola, mentre il resto dell’ aria viene forzato verso il centro del corpo dove, sempre mantenendo un moto rototraslatorio, si muove in senso opposto verso l’ uscita fredda; è interessante notare come il flusso d’ aria che si muove sulle pareti verso l’ estremità calda sia coassiale con il flusso dell’ aria non espulsa che si muove in direzione dell’ estremità fredda e come entrambi i flussi siano dotati dello stesso senso di rotazione e, fatto ancor più importante, della stessa velocità angolare. Il termine fisicamente più adatto alla definizione del flusso interno è“ vortice indotto”. Tale tipo di vortice si distingue da un“ vortice libero” perché, a differenza di quest’ ultimo, il suo moto è causato e controllato da fattori che esulano dalla sola conservazione del momento angolare. Il vortice interno viene infatti indotto dal vortice esterno a muoversi con una velocità angolare costante. Tenendo presente che in un vortice libero, come quello che si forma nello scarico di un lavello, la velocità lineare delle particelle aumenta in modo inversamente proporzionale al raggio di rotazione, mentre nel vortice indotto a velocità angolare costante la velocità lineare è funzione dello stesso raggio di rotazione, si può concludere che per
L’ EFFETTO DEL TUBO A VORTICE FU OSSERVATO NEGLI ANNI’ 30 DEL NOVECENTO E DA ALLORA SONO STATI PUBBLICATI PIÙ DI 100 ARTICOLI SCIENTIFICI SUL TEMA E ANCOR OGGI TECNICI E DI SCIENZIATI LAVORANO ALLO SVILUPPO DELLE SUE APPLICAZIONI PRATICHE
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