Estudo da separação térmica em tubo de vórtice

• Autor(a) principal: Michelan, Danilo Pagamisse
• Data de Publicação: 2019
• Outros Autores: Boccia, Jayme Berdague, Cascelli, Luis Antonio Matile
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do Mackenzie
• Texto Completo: https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/29399
• topic: tubo de vórtice; simulação computacional; separação térmica; vortex tube; computational simulation; thermal separation

O artigo apresenta um estudo de um dispositivo denominado tubo de Ranque-Hilsch, também conhecido por tubo de vórtice. Ele é um aparelho simples, sem partes móveis ou eletrônicas que a partir da injeção tangencial ao tubo de ar comprimido em temperatura ambiente são gerados vórtices que provocam duas correntes em direções opostas;umaquente que deixa o tubo por uma saída anelar e outra fria que emerge por um orifício.Foi feito um levantamento bibliográfico dos estudos já realizados sobre o tema e a partir desse estudo um modelo de geometria foi definida para a construção de modelo tridimensional com posterior análise numérica, a fim de se obter parâmetros de operação.As simulações numéricas foram realizadas através do software comercial - Ansys CFX®, onde o método dos volumes finitos foi utilizado para resolução das equações de conservação.Foram testados 6 tubos com dimensões diferentes. Os resultados mostram que o tubo que possui a relação entre o comprimento (L) e o diâmetro interno (D) igual a 18 (L/D = 18) apresenta maior separação térmica. Nas condições estudadas, o maior resfriamento do ar foi de 20°C com aumento de 43°C na saída de ar quente. Foi capturada com sucesso a formação de vórtices no interior do tubo. Foram observados escoamentos contrários no interior do tubo, um na região central em direção à saída fria e outro na periferia do tubo em direção à saída quente. O perfil de pressão mostrou forte expansão na região da saída fria.