Qu’est-ce qu’un refroidisseur vortex ?
Un refroidisseur vortex (en anglais : vortex tube cooler) est un refroidisseur compact qui utilise de l’air comprimé.
L’effet de vortex des composants internes, appelés “tubes vortex”, permet à l’air comprimé de produire de l’air froid jusqu’à -60°C. La température de l’air froid est déterminée par le rapport entre le côté air chaud et le côté air froid. L’air chaud produit par l’échange de chaleur dans le refroidisseur est automatiquement évacué.
Comme il n’y a pas de pièces mobiles, il n’y a pas de risque de panne et aucun entretien n’est nécessaire. Il est donc recommandé d’utiliser de l’air sec et propre pour une production stable d’air froid. L’air sec et propre est un air propre et sec dont les impuretés ont été éliminées.
Utilisations des refroidisseurs vortex
Les refroidisseurs vortex sont utilisés pour des utilisations de refroidissement, par exemple en production. Parmi les spécifiques, citons le refroidissement des soudures et des couteaux chauds, le refroidissement rapide lors de la transformation des matières plastiques et le refroidissement du traitement des films de polyéthylène.
De plus, ils sont largement utilisés dans divers autres domaines, tels que le refroidissement d’équipements électroniques et de boîtiers de commande, ainsi que le refroidissement de vêtements de travail pour les chantiers navals, la production d’acier et de verre.
Principe du refroidisseur vortex
Les refroidisseurs vortex utilisent des tubes vortex pour séparer ainsi qu’extraire l’air froid et l’air chaud. L’air froid est alors également utilisé du côté de l’air chaud.
Le volume d’air du côté de l’air chaud est réglé en ouvrant une vanne à la sortie de celui-ci. Lorsque la vanne est ouverte pour augmenter le volume d’air chaud, la température de celui-ci diminue. De ce fait, le débit d’air froid diminue et la température baisse jusqu’à un certain volume d’air froid.
Caractéristiques du refroidisseurs vortex
1. L’action de refroidissement simple
Les refroidisseurs vortex peuvent facilement fournir de l’air froid avec un dispositif simple lorsqu’une source d’air est disponible. Il n’y a pas de pièces mobiles, aucun réfrigérant ou autre produit chimique n’est nécessaire et l’air froid est produit immédiatement, même en l’absence d’alimentation électrique.
2. Le faible coût de l’équipement
Les refroidisseurs vortex sont constitués de buses, de tuyaux droits, de sorties d’air froid et de vannes de sortie d’air chaud. Ils sont très peu coûteux par rapport aux unités de réfrigération normales.
3. Pour des utilisations spéciales
Les refroidisseurs vortex conviennent au refroidissement ponctuel et à d’autres utilisations où l’efficacité n’est pas un problème majeur. Un exemple de l’effet de refroidissement est la différence de température maximale (différence entre la température de l’air d’entrée et la température de l’air froid) de 75 °C à une pression d’air d’alimentation de 0,7 MPa.
Les vêtements de travail rafraîchissants peuvent être utilisés dans des lieux de travail à haute température tels que la coulée, la production de verre et le soudage. Dans les usines de transformation, ils conviennent pour refroidir les outils de coupe et les matériaux très visqueux tels que les métaux et les résines pendant la transformation. Il existe également des utilisations pour le refroidissement local d’instruments de mesure électroniques et de boîtiers de commande de puissance.
Autres informations sur les refroidisseurs à tube vortex
1. Qu’est-ce qu’un tube vortex ?
Un tube vortex est un appareil dont les buses soufflent dans une direction circonférentielle sur le diamètre intérieur d’un tube droit. Il permet de souffler de l’air comprimé et de séparer l’air froid de l’air chaud. L’une des extrémités du tube droit comporte un orifice pour la sortie d’air froid, et une vanne est installée à son extrémité d’une longueur fixe. La sortie de la vanne est celle de l’air chaud.
Le système utilise la caractéristique du fluide selon laquelle, lorsque l’air comprimé fourni est soufflé à grande vitesse dans une direction circonférentielle pour augmenter la vitesse du fluide, la pression diminue sur la même ligne d’écoulement. La totalité du volume d’air pénètre dans le tube droit après la chambre de turbulence et est comprimée près de la paroi du tube par la force centrifuge. La pression de ce flux d’air est légèrement inférieure à la pression du jet de la buse, mais supérieure à la pression atmosphérique.
Une vanne située à l’extrémité du tube droit est ouverte pour permettre à une partie de l’air de s’échapper et d’évacuer l’air chaud. L’air restant est repoussé vers le centre du tube droit, ramené dans la chambre de turbulence et évacué par la sortie d’air froid. Le sens de rotation est le même que celui du flux tourbillonnaire extérieur : les deux flux tourbillonnaires tournent à la même vitesse angulaire. Le flux tourbillonnaire extérieur s’écoulant vers la sortie d’air chaud et l’intérieur s’écoulant vers la sortie d’air froid.
Une turbulence intense à la limite des deux flux les emprisonne et les transforme en une seule masse. L’énergie du flux tourbillonnaire est beaucoup plus importante à l’extérieur qu’à l’intérieur. De plus, l’énergie est transportée sous forme de chaleur du flux d’air intérieur vers l’extérieur, ce qui permet d’évacuer de l’air à des températures différentes.
2. L’efficacité des refroidisseurs vortex
L’efficacité des refroidisseurs vortex n’est pas la meilleure. Un système de fonctionnement similaire est le moteur d’expansion. Comparé à la turbine de détente utilisée pour climatiser un avion à réaction, le rendement de la turbine de détente est supérieur à 0,6, tandis que le rendement du refroidisseur vortex est d’environ 0,5.
Par conséquent, si l’équipement électrique est disponible, les cycles de réfrigération utilisant un réfrigérant sont supérieurs en termes d’efficacité. Il convient également de noter que les refroidisseurs vortex présentent des inconvénients en tant qu’équipement de refroidissement et de réfrigération. Ils sont donc préférés pour le refroidissement ponctuel.