Journals / Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi / 2020 / Cilt: 8 - Sayı: 1
Experimental Investigation of the Effect of Different Working Fluid and Nozzle Material on Performance in Parallel Connected Counterflow Ranque-Hilsch Vortex Tube System
- Pages
- 1204–1215
- DOI
- —
Abstract
In this study, an experimental system was formed by connecting two counter-flow Ranque-Hilsch Vortex Tubes (RHVT) having inner diameter of 7 mm and main tube length of 100 mm. The parallel connected counter-flow RHVT experimental system were used to conduct tests with three and five orifice nozzles made of Brass and Polyamide Plastic. In this experimental system, inlet air pressure between 2.0 and 7.0 bar pressure values with 1.0 bar increments using compressed air, oxygen and nitrogen. The difference between the temperature of the cold fluid outlet (Tc) and hot fluid (Th) outlet from RHVT and cooling-heating performance was investigated experimentally by evaluating ∆TRHVT (Th-Tc). In this context, it is aimed to determine the optimum inlet pressure, working fluid, nozzle material and appropriate nozzle number of RHVT, which provides the best performance, and to fill the gap in the literature by examining it experimentally. When the experimental results are evaluated, the lowest Tc value is 238.25 K at 7.0 bar inlet pressure of nitrogen gas with five nozzle number produced from Brass material, 316.05 K and the highest ∆TRHVT value at 7.0 bar inlet pressure of nitrogen gas with five nozzle number produced from Brass material. It has been determined that the nitrogen gas is 77.8 K at the inlet pressure of 7.0 with five nozzles made of brass.
Özet
Bu çalışmada, iç çapı 7 mm, gövde uzunluğu 100 mm ölçülerinde iki adet karşıt akışlı Ranque-Hilsch Vorteks Tüp (RHVT) paralel bağlanarak deneysel sistem oluşturulmuştur. Oluşturulan deneysel sistemdeki karşıt akışlı RHVT’lerde, Pirinç ve Polyamid Plastik malzemeden üretilmiş üç ve beş orfisli nozul kullanılmıştır. Oluşturulan deneysel sistemde giriş basıncı 2.0 ile 7.0 bar basınç değerleri arasında 1.0 bar aralıklarla basınçlı hava, oksijen ve azot kullanılarak RHVT den çıkan soğuk akışkan (Tsoğ), sıcak akışkan (Tsıc) sıcaklığı ve RHVT performansı ∆TRHVT (Tsıc -Tsoğ) cinsinden deneysel olarak etkileşimini incelenmiştir. Bu kapsamda, en iyi performansı sağlayan RHVT’nin optimum giriş basıncı, çalışma akışkanı, nozul malzemesi ve uygun orfis sayısı belirlenerek literatürdeki eksikliğin deneysel olarak incelenerek tamamlanması amaçlanmıştır. Deneysel sonuçlar değerlendirildiğinde, en düşük Tsoğ değeri Pirinç malzemeden üretilmiş beş orfisli nozul ile azot gazının 7.0 bar giriş basıncında 238.25 K, en yüksek Tsıc değerinin, Pirinç malzemeden üretilmiş beş orfisli nozul ile azot gazının 7.0 bar giriş basıncında 316.05 K ve en yüksek ∆TRHVT değeri Pirinç malzemeden üretilmiş beş orfisli nozul ile azot gazının 7.0 bar giriş basıncında 77.8 K olduğu tespit edilmiştir.