Diseño y construcción de un tubo vórtice contracorriente para estudios experimentales del fenómeno de ranque-hilsch

Abstract

El tubo vórtice es un dispositivo que en ausencia de partes móviles, experimenta el fenómeno de Ranque-Hilsh. Este fenómeno se define como la separación de un fluido de trabajo a temperatura ambiente (en este caso aire) en dos corrientes: una corriente fría y la otra caliente de manera simultanea. Para lograr éste efecto, el tubo vórtice requiere de ciertas condiciones y parámetros geométricos (algunos como la longitud, el diámetro del inyector, el diámetro de la pantalla fría, todos estos en función del diámetro principal del tubo; entre otros), los cuales fueron establecidos en gran medida por estudios experimentales hechos desde el descubrimiento de este fenómeno por diversos autores; quienes hasta el momento no logran un consenso sobre el mecanismo de operación del tubo vórtice. Realizar una selección sobre estos parámetros es uno de los objetivos principales del presente trabajo junto con su construcción. En los resultados experimentales obtenidos se pueden observar los gradientes de temperaturas que se logran en el tubo vórtice contracorriente diseñado, tanto para la temperatura de la salida fría, como para la salida caliente con respecto a la temperatura de entrada. Además se muestra como estas temperaturas pueden variar y controlarse al igual que el caudal expulsado en cada salida, mediante la válvula que se sitúa en el extremo caliente.