¿Qué es un Tubo del Vórtice de Ranque-Hilsch?
Un tubo del vórtice de ranque-hilsch, también conocido como refrigerador de vórtice, es un sistema de refrigeración compacto que opera utilizando aire comprimido.
La función del dispositivo se basa en el efecto vórtice inducido por los componentes internos, llamados tubos de vórtice, que permite que el aire comprimido genere aire frío con temperaturas que pueden llegar a -60 °C. La temperatura del aire frío se ajusta mediante la proporción entre la porción de aire caliente y la porción de aire frío. El aire caliente que se origina debido al intercambio de calor dentro del refrigerador es expulsado automáticamente.
Este dispositivo carece de piezas en movimiento, lo que lo exime de riesgos de fallos y evita la necesidad de mantenimiento. Para obtener una producción estable de aire frío, se recomienda emplear aire limpio y seco. En este contexto, el término “aire limpio seco” hace referencia a aire que ha sido depurado de impurezas para asegurar su pureza y sequedad.
Usos de los Tubos del Vórtice de Ranque-Hilsch
Los tubos del vórtice de ranque-hilsch se utilizan para aplicaciones de refrigeración, por ejemplo en la producción. Las aplicaciones específicas incluyen la refrigeración de soldaduras y cuchillas calientes, la refrigeración rápida durante el procesamiento de plásticos y la refrigeración del procesamiento de películas de polietileno.
Además, se utilizan ampliamente en otros campos, como la refrigeración de equipos electrónicos y cajas de control, y la refrigeración de ropa de trabajo en astilleros y en la producción de acero y vidrio.
Principio del Tubos del Vórtice de Ranque-Hilsch
Los refrigeradores de vórtice utilizan tubos de vórtice para separar y extraer aire frío y caliente. Se utiliza el lado de aire frío.
El volumen de aire en el lado de aire caliente se ajusta abriendo una válvula en la salida de aire caliente. A medida que se abre la válvula para aumentar el volumen de aire caliente, la temperatura del aire caliente disminuye, el caudal de aire frío disminuye y la temperatura desciende hasta un determinado volumen de aire frío.
Características del Tubos del Vórtice de Ranque-Hilsch
1. Acción de Refrigeración Sencilla
El Tubo del vórtice de ranque-hilsch puede proporcionar aire frío fácilmente con un sencillo dispositivo en el que se dispone de una fuente de aire. No hay piezas móviles, no se necesitan refrigerantes ni otros productos químicos, y el aire frío se produce inmediatamente, incluso cuando no hay suministro eléctrico.
2. Bajo Costo del Equipo
Los tubos del vórtice de ranque-hilsch constan de toberas, tubos rectos, salidas de aire frío y válvulas de salida de aire caliente, y son muy baratos en comparación con los equipos de refrigeración normales.
3. Aplicaciones Especiales
Los tubos del vórtice de ranque-hilsch son adecuados para la refrigeración puntual y otras aplicaciones en las que la eficiencia no es un problema importante. Un ejemplo del efecto de refrigeración es la diferencia de temperatura máxima (diferencia entre la temperatura del aire de entrada y la temperatura del aire frío) de 75 °C a una presión de aire de suministro de 0,7 MPa.
La ropa de trabajo refrigerante tiene aplicaciones en lugares de trabajo con altas temperaturas, como la fundición, la producción de vidrio y la soldadura. En las plantas de procesado, son adecuados para refrigerar herramientas de corte y enfriar materiales muy viscosos, como metales y resinas, durante el procesado. También hay aplicaciones para la refrigeración local de instrumentos de medición electrónicos y cajas de control de potencia.
Más Información sobre los Tubos del Vórtice de Ranque-Hilsch
1. ¿Qué es un Tubo Vortex?
Un tubo de vórtice es un dispositivo para separar el aire frío del caliente soplando aire comprimido a través de una boquilla circunferencial en el diámetro interior de un tubo recto. Uno de los extremos del tubo recto tiene un orificio para la salida del aire frío, y en el extremo de una longitud fija del tubo recto se instala una válvula. La salida de la válvula es la salida de aire caliente.
El sistema aprovecha la característica del fluido de que cuando el aire comprimido suministrado sale a gran velocidad en dirección circunferencial y se aumenta la velocidad del fluido, la presión disminuye en la misma línea de flujo. Todo el volumen de aire entra en el tubo recto siguiendo la cámara de remolino y se comprime cerca de la pared del tubo por la fuerza centrífuga. La presión de esta corriente de aire es ligeramente inferior a la presión del chorro de la tobera, pero superior a la presión atmosférica.
Una válvula situada en el extremo del tubo recto se abre para dejar escapar una parte del aire y descargar el aire caliente. El aire restante se empuja de nuevo hacia el centro del tubo recto, se arremolina de nuevo en la cámara de remolino y sale por la salida de aire frío. El sentido de giro es el mismo que el del flujo de remolino exterior: los dos flujos de remolino giran a la misma velocidad angular, con el flujo de remolino exterior fluyendo hacia la salida de descarga de aire caliente y el flujo de remolino interior fluyendo hacia la salida de descarga de aire frío.
Una turbulencia intensa en el límite de los dos flujos los atrapa y los convierte en una sola masa. La energía del flujo arremolinado es muchas veces mayor en el exterior que en el interior, y la energía se transporta en forma de calor desde la corriente de aire interior hacia el exterior, lo que permite descargar aire de diferentes temperaturas.
2. Eficacia de los Refrigeradores de Tubos del Vórtice de Ranque-Hilsch
La eficiencia de los tubos del vórtice de ranque-hilsch no es buena. Un sistema de trabajo similar es el motor de expansión. En comparación con las turbinas de expansión utilizadas para los chorros de aire acondicionado, la eficiencia de las turbinas de expansión es superior a 0,6, mientras que la eficiencia de los refrigeradores de vórtice se sitúa en torno a 0,5.
Por lo tanto, si se dispone de equipo eléctrico, los ciclos de refrigeración que utilizan refrigerante son superiores en términos de eficiencia, y los refrigeradores de vórtice presentan inconvenientes como equipos de refrigeración y enfriamiento. Los tubos del vórtice de ranque-hilsch se utilizan para la refrigeración puntual.