ﻟﻮﻟﻪ ﮔﺮدﺑﺎدی چیست؟
ﻟﻮﻟﻪ ﮔﺮدﺑﺎدی ﻣﻌﻤﻮﻟﯽ وﺳﯿﻠﻪای اﺳﺖ ﮐﻪ ﯾﮏ ﺟﺮﯾﺎن ﮔﺎزﭘﺮ ﻓﺸﺎر را ﺑﻪ دو ﺟﺮﯾﺎنﮔﺮمﺗﺮ و ﺳﺮدﺗﺮ ﺗﺒﺪﯾﻞ ﻣﯽﺳﺎزد، ﺟﺮﯾﺎن ﮔﺎز ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻣﻤﺎﺳﯽ وارد ﻟﻮﻟﻪ ﮔﺮدﺑﺎدی ﻣﻌﻤﻮﻟﯽ ﻣﯽﺷﻮد و ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ ﭼﺮﺧﺸﯽ ﺑﺎﻻ ﺑﻪ ﺣﺮﮐﺖ ﺧﻮد در ﺳﻤﺖ ﻟﻮﻟﻪ ﮔﺮم اداﻣﻪ ﻣﯽدﻫﺪ و ﺑﺨﺸﯽ از ﺟﺮﯾﺎن از اﯾﻦ ﺳﻤﺖ ﺧﺎرج ﻣﯽﺷﻮد.
بخش دﯾﮕﺮی از ﺟﺮﯾﺎن ﺑﺮﮔﺸﺘﻪ و از ﺳﻤﺖ ﻣﺨﺎﻟﻒ ﺑﺎ دﻣﺎی ﭘﺎﯾﯿﻦ ﺗﺮ ﺧﺎرج ﻣﯽﺷﻮد . ﻋﻼوه ﺑﺮ ﻋﻤﻠﮑﺮد ﺳﺮﻣﺎﯾﺸﯽ و ﮔﺮﻣﺎﯾﺸﯽ ، ﻟﻮﻟﻪ ﮔﺮدﺑﺎدی ﻣﻌﻤﻮﻟﯽ ﺳﺎده، ارزان و ﻣﻄﻤﺌﻦ ﺑﻮده و ﻧﯿﺎز ﺑﻪ ﺗﻌﻤﯿﺮات ﻧﺪارد .
اﯾﻦ وﯾﮋﮔﯽﻫﺎ ﺑﺎﻋﺚ ﺷﺪه اﺳﺖ ﮐﻪ در ﺻﻨﻌﺖ ﺟﺎﯾﮕﺰﯾﻦ ﻣﻨﺎﺳﺒﯽ ﺑﺮای ﺗﺠﻬﯿﺰات ﺧﻨﮏ ﮐﺎری وﮔﺮﻣﺎﯾﺶ ﻧﻘﻄﻪای ﺑﺎﺷﺪ.
گردبادی پیشنهاد داده اند که می‌توان به خنک‌کاری در عملیات ماشین کاری، خنک‌کاری مدار الکترونیکی، سرد کاری قالب تزریق پلاستیک، خشک کردن جوهر روی برچسب‌ها و بطری‌ها، تست حرارتی سنسورها، رطوبت‌گیری از گازها و…. اشاره کرد.
جریان ورودی به لوله گردبادی معمولی با فشار بالا از طریق نازل مماسی وارد لوله اصلی شده و به‌وسیله این نازلها یک جریان گردابی تولید می‌شود.
واسطه‌به اصطکاک بین لایه‌های بیرونی و درونی، اختلاف فشاری بین جریان در ناحیه دیواره و جریان مرکزی به‌وجود می‌آید.
این گرادیان فشار شعاعی یکی از عوامل جدایش دمایی بین دو جریان است.
به واسطه اصطکاک دیواره، سرعت جریان در اطراف دیواره کمتر از سرعت جریان در ناحیه مرکزی است، در نتیجه انرژی‌از جریان مرکزی به جریان کناری منتقل می‌شود.
علاوه بر حرکت چرخشی ذکر شده، در امتداد محور لوله نیز حرکت کرده و به‌سمت خروجی جریان می‌یابد.
بعضی از جزئیات ساختمانی اولیه به‌همراه یک تئوری برای توصیف علت این پدیده در مقاله ارائه شد.
ﻟﻮﻟﻪ ﮔﺮدﺑﺎدی رانکیو-هیلش، لوله گردبادی رانکیو و ﻟﻮﻟﻪ ﮔﺮدﺑﺎدی هیلش برخی از نام های مورد استفاده برای این وسیله هستند.
ویژگی ﻟﻮﻟﻪ ﮔﺮدﺑﺎدی
در دهه‌های اخیر تحقیقات بیشتری دربارهی ﻟﻮﻟﻪ ﮔﺮدﺑﺎدی معمولی برای بهبود عملکرد و بیان علت جدایش دمایی ادامه پیدا کرده است.
همچنین ابتکارات زیادی روی آن انجام شده است. به‌طور کلی تحقیقات این حوزه را می‌توان به دو بخش عددی و تجربی تقسیم نمود که هدف از آنها بالا بردن کارایی وسیله و بیان علت جدایش یا بیان تئوری لوله گردبادی می‌باشد.
در تحقیقات تجربی و عددی روی بخش‌های مختلف لوله گردبادی چون قطر و زاویه اریفیس سرد، سطح مقطع ورودی و تعداد نازل، شکل کانال نازل، زاویه شیر مخروطی و زاویه واگرایی لوله گردبادی آزمایش‌های فراوانی انجام شده است تا عملکرد وسیله ارتقا یابد.
پارامترهای تاثیرگذار بر روی ﻟﻮﻟﻪ ﮔﺮدﺑﺎدی
پارامترهایی مانند فشار ورودی، دبی جرمی جریان سرد و گرم، نوع سیال عامل و میزان رطوبت نیز بررسی شده است، روی سطح مقطع ورودی نازل که موثر در تشکیل گردباد است، بررسی‌هایی تجربی انجام دادند.
تعداد کانال های جریانی که بر روی ژنراتور قرار گرفته‌اند نیز از پارامترهای تاثیرگذار بر عملکرد لوله گردبادی است و به همین دلیل موضوع بسیاری از تحقیقات عملی و نظری شده است.
ﻟﻮﻟﻪ ﮔﺮدﺑﺎدی با نازل مارپیچی در مقایسه با لوله گردبادی با نازل مماسی معمولی برای یک فشار ورودی معین و در یک کسر جرمی سرد خاص، عملکرد بهتری در کاهش دمای جریان سرد دارد.
اثر پارامترهای ترموفیزیکی چون رطوبت‌جریان،فشار ورودی و کسر جرمی سرد را بررسی نمودند. با توجه به بررسی مطالعات انجام شده دربارهی لوله گردبادی مشخص می‌شود که تابع جریان، تکنیک گالرکین، اختلاف محدود و حجم محدود برای حل معادلات استفاده شده است.
فلوئنت و سی اف ایکس از جمله نرمافزارهایی می‌باشندکه توسط برخی از پژوهشگران برای تحلیل میدان جریان لوله گردبادی استفاده شدهاند. همچنین در مدل کردن جریان آشفته بیشتر از روش k-ε (استاندارد و (RNG استفاده شده است.
تحقیقات گذشته درباره ی لوله گرم عمدتا متمرکز بر زاویه، طول و شکل لوله گرم بوده است.
همچنین زاویه شیر مخروطی در انتهای لوله گرم از جمله مواردی بوده که مورد مطالعه قرار گرفته است.
با واگرا کردن لوله گرم، امکان کوتاهتر کردن ﻟﻮﻟﻪ ﮔﺮدﺑﺎدی معمولی را مورد بررسی قرار دادند.
که به این نتیجه دست یافتند که لوله گرم با زاویه 4° بیشترین اختلاف دما را بین جریان سرد و گرم در مقایسه با دیگر زوایا ایجاد می‌کند.
