Efectul de vortex (efect Ranque-Hilsch, ing. efect Ranque-hilsch ) - efectul separării temperaturii gazului la răsucirea într-o cameră cilindrică sau conică , cu condiția ca fluxul de gaz în tub să treacă nu numai drept, ci și înapoi.
La periferie, se formează un flux turbitor cu o temperatură mai mare , iar un flux răcit iese din centru în direcția opusă. Există o concepție greșită comună că separarea temperaturii are loc prin mișcarea moleculelor de gaz în trecerea directă a vortexului (într-o direcție). Dar nu există motive explicabile de fizică pentru o astfel de separare, la fel cum nu există motive pentru rotația fasciculului central în direcția opusă față de periferie. Microvorticele dintre cordonul central și periferie se rotesc în sens opus, deoarece cordonul se rotește cu o viteză mai mare față de periferie. Dar se rostogolesc, ca niște role într-un rulment, în aceeași direcție în care se rotesc stratul exterior și mănunchiul central. Separarea temperaturii are loc prin transferul de căldură din fasciculul central comprimat (și prin urmare fierbinte) prin efect cumulativ sau implozie către periferia necomprimată, care are aceeași temperatură ca la intrare. Pe măsură ce se deplasează spre capătul „fierbinte”, periferia se încălzește din fasciculul central fierbinte comprimat care se deplasează spre el, care la rândul său, dimpotrivă, se răcește. Acea. vortexul format în tub este o pompă de căldură de tip compresie cu un schimbător de căldură în contracurent capabil să transfere până la 100% din diferența de temperatură. Prin urmare, pentru separarea termică, este necesară nu numai o trecere înainte, ci și o trecere inversă, ca în figură. Deoarece, după părăsirea tubului, fasciculul se extinde la presiunea ambientală (atmosferică), gazul care părăsește capătul „rece” al tubului are o temperatură mult mai mică decât temperatura ambiantă (dacă capătul „fierbinte” nu este astupat) și toată căldura pierdută de acesta este transportată de gazul cu „hot end”.
Efectul a fost descoperit pentru prima dată de inginerul francez Joseph Rank la sfârșitul anilor 1920, când Rank și-a pus accidental mâna la evacuarea aerului purificat al unui ciclon industrial pe care l-a inventat mai devreme . La sfârșitul anului 1931, J. Rank a depus o cerere pentru un dispozitiv inventat, pe care l-a numit „tub vortex” (în literatură se găsește ca „tub Rank”). Un brevet a fost posibil abia în 1934 în SUA [1] . În prezent, au fost implementate o serie de dispozitive care utilizează efectul vortex - dispozitive vortex. Acestea sunt „camere vortex” pentru separarea chimică a substanțelor sub acțiunea forțelor centrifuge și „tuburi vortex” folosite ca sursă de frig. Experimentele au fost, de asemenea, efectuate într-un tub vortex cu apă. Dar, datorită compresibilității sale mai mici și capacității termice mai mari, separarea termică similară cu gazele nu a putut fi realizată. Apa de la ambele capete ale tubului a ieșit la aceeași temperatură - fie egală cu temperatura de intrare cu un tub mic, fie mai mare cu un tub mai mare.
Timp de mai bine de 20 de ani, descoperirea lui Rank a rămas neobservată până când, în 1946, fizicianul german Rudolf Hilschnu a publicat o lucrare privind studiile experimentale ale tubului vortex ( germană: Die Expansion von Gasen im Zentrifugalfeld als Kälteprozeß ), în care a dat recomandări cu privire la proiectarea unor astfel de dispozitive. De atunci, acestea au fost numite și „țevi Ranque-Hilsch”.
Începând cu anii 1960 , mișcarea vortexului a făcut obiectul multor studii științifice. Conferințe specializate despre efectul vortex sunt organizate în mod regulat, de exemplu, la Universitatea Aerospațială Samara .
Există și sunt folosite generatoare de căldură vortex [2] și microcondiționare. [3] . Eficiența de răcire cu utilizarea efectului este scăzută și mai mică decât eficiența unităților frigorifice tradiționale [4] , tuburile Ranque sunt utilizate în cazurile în care este necesară simplitatea dispozitivului sau în absența altor surse de energie cu excepția aerului comprimat .