Vortex-effekt (Ranque-Hilsch-effekt, eng. Ranque-hilsch- effekt ) - effekten af temperaturadskillelse af gas ved vridning i et cylindrisk eller konisk kammer, forudsat at gasstrømmen i røret passerer ikke kun lige, men også tilbage.
I periferien dannes et hvirvlende flow med højere temperatur , og et afkølet flow udgår fra midten i den modsatte retning. Der er en almindelig misforståelse, at temperaturadskillelse sker ved at flytte gasmolekyler i den direkte passage af hvirvelen (i én retning). Men der er ingen grunde, der kan forklares af fysikken for en sådan adskillelse, ligesom der ikke er nogen grunde til rotationen af det centrale bundt i den modsatte retning i forhold til periferien. Mikrohvirvler mellem den centrale ledning og periferien roterer i den modsatte retning, da ledningen roterer med en højere hastighed i forhold til periferien. Men de ruller, som ruller i et leje, i samme retning, som det ydre lag og det centrale bundt roterer. Temperaturadskillelse sker ved varmeoverførsel fra det komprimerede (og derfor varme) centrale bundt ved kumulativ effekt eller implosion til den ukomprimerede periferi, som har samme temperatur som ved indløbet. Når den bevæger sig mod den "varme" ende, opvarmes periferien fra det komprimerede varme centrale bundt, der bevæger sig mod det, som igen tværtimod afkøles. At. hvirvelen dannet i røret er en kompressionstype varmepumpe med en modstrømsvarmeveksler , der er i stand til at overføre op til 100 % af temperaturforskellen. For termisk adskillelse kræves derfor ikke kun en fremadgående pas, men også en omvendt pas, som i figuren. Da bundtet efter at have forladt røret udvider sig til omgivende tryk (atmosfærisk), har gassen, der forlader den "kolde" ende af røret, en temperatur meget lavere end den omgivende temperatur (hvis den "varme" ende ikke er tilstoppet), og al den varme, der går tabt, bliver båret væk af gassen med "varme ende".
Effekten blev først opdaget af den franske ingeniør Joseph Rank i slutningen af 1920'erne, da Rank ved et uheld lagde sin hånd til udløbet af renset luft fra en industriel cyklon , han havde opfundet tidligere . I slutningen af 1931 indgav J. Rank en ansøgning om et opfundet apparat, som han kaldte et "hvirvelrør" (i litteraturen findes det som et "Rank-rør"). Det var først muligt at opnå patent i 1934 i USA [1] . I øjeblikket er der implementeret en række enheder, der anvender vortex-effekten - vortex-enheder. Disse er "hvirvelkamre" til kemisk adskillelse af stoffer under påvirkning af centrifugalkræfter og "hvirvelrør", der bruges som kuldekilde. Eksperimenter blev også udført i et hvirvelrør med vand. Men på grund af dens lavere kompressibilitet og højere varmekapacitet , kunne termisk adskillelse svarende til gasser ikke opnås. Vand fra begge ender af røret kom ud ved samme temperatur - enten lig med indløbstemperaturen med et lille rør, eller højere med et større rør.
I mere end 20 år forblev Ranks opdagelse ubemærket, indtil den tyske fysiker Rudolf Hilsch i 1946udgav ikke et værk om eksperimentelle undersøgelser af hvirvelrøret ( tysk: Die Expansion von Gasen im Zentrifugalfeld als Kälteprozeß ), hvori han gav anbefalinger om udformningen af sådanne enheder. Siden er de også blevet kaldt "Ranque-Hilsch piber".
Siden 1960'erne har hvirvelbevægelser været genstand for mange videnskabelige undersøgelser. Specialiserede konferencer om hvirveleffekten afholdes jævnligt, for eksempel på Samara Aerospace University .
Der er og bruges vortex varmegeneratorer [2] og mikrokonditioneringsapparater. [3] . Køleeffektiviteten ved brug af effekten er lav og lavere end effektiviteten af traditionelle køleenheder [4] , Ranque-rør bruges i tilfælde, hvor enkelhed af enheden er påkrævet eller i mangel af andre energikilder undtagen trykluft .