Estudio experimetal del tubo ranque hilsch

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ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL FENÓMENO RANQUE-HILSCH EN TUBO VORTICE

Cervantes García, A. 1, Velázquez Aguilar, J. G1., Montejo Alvaro, F.1, Rubio Maya, C.2, Solorio Díaz, G.2

1Estudiantes de la Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica, UMSNH.
2Facultad de Ingeniería Mecánica, UMSNH. Edificio W, Ciudad Universitaria, Morelia, Michoacán, México.
alcegarcia84@hotmail.com,jose.1960umsnh@hotmail.com, fernado1217_@hotmail.com, rmaya@umich.mx, gildardosolorio@yahoo.com.mx

RESUMEN.
Elaborar cuando ya se tenga el desarrollo del trabajo terminado.

ABSTRACT.
Elaborar cuando ya se tenga el desarrollo del trabajo terminado.

NOMENCLATURA.
Elaborar cuando ya se tenga el desarrollo del trabajo terminado.

1. INTRODUCCIÓN.

El tubo vórtex (también llamado tubo Ranque-Hilsch) es undispositivo mecánico operando como una máquina refrigerante sin ninguna parte móvil, separando un flujo de gas comprimido en una zona de baja temperatura y una de alta. Tal separación del flujo es definido como un efecto de separación de temperatura o energía. El tubo vórtex fue descubierto por Ranque [1,2] un metalurgista y físico que se le concedió la patente francesa para el dispositivo en1932, y una patente de Estados Unidos en 1934. La reacción inicial de la comunidad científica e ingenieril fue de incredulidad y apatía con su invención, debido a que el tubo era termodinámicamente muy ineficiente y fue abandonado por varios años. El interés en el dispositivo fue retomado por Hilsch, un ingeniero alemán, quien reportó la explicación de sus estudios experimentales y teóricos conel objetivo de mejorar la eficiencia del tubo de vórtex. Él examinó sistemáticamente el efecto de la presión a la entrada y los parámetros geométricos del tubo vórtex y presentando una posible explicación del proceso de separación de la energía. Después de la Segunda Guerra Mundial, los tubos y documentos de Hilsch fueron descubiertos, y mas tarde fueron estudiados detalladamente.

En base aesta teoría el experimento realizado consiste en observar los fenómenos de los flujos de aire caliente y aire frío, realizado en el tubo vórtex el cual fue construido para este fin. Pese a que el efecto del tubo es ampliamente conocido en algunos círculos de ingeniería no se menciona en ninguno de los libros de termodinámica, las únicas referencias son de revistas especializadas o artículos[3].

2. ESTUDIO EXPERIMENTAL
1. Descripción del montaje experimental

Una vez ensambladas las piezas que conforman el tubo vórtex, se procede a perforar orificios de 3mm de diámetro en los tubos de 500 mm salida de aire caliente y frío respectivamente (figura 3) de la siguiente manera:

En el tubo de salida de aire caliente se perforaron 8 orificios espaciados a 25mm uno de otro,comenzando desde el final de la pieza E (figura 1).

En el tubo de salida de aire frío se perforaron 4 orificios espaciados a 25 mm uno de otro, comenzando desde el final de la pieza A.

En la pieza F se perfora un orificio para colocar un termopar para la medición de la temperatura del aire a la entrada del cambiador de calor y a su vez también se coloca un manómetro para medir la presión del aire ala entrada con un rango de 0-5 bars.

En estos orificios se colocaron termopares tipo J, con configuración de terminales rojo (negativo) y blanco (positivo) con un rango de temperaturas de máxima de 760ºC y min -40ºC, los cuales van conectados a una tarjeta de adquisición de datos TempsScan de 32 canales. Esta tarjeta manda señales hacia la PC los cuales son registrados a través de unsoftware llamado ChartView y guardados como tipo DAT, para ver las historias térmicas en cada una de las posiciones de los termopares antes mencionados (figura 2).

A la entrada del conector F se une una manguera, la cual proviene de la descarga del compresor marca Truper con una capacidad de 50 litros de almacenamiento y una potencia de 2.5 HP, que suministra el aire al tubo vórtex, entre...
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