볼텍스 튜브 이론

볼텍스 튜브 이론은 20세기의 가장 흥미롭고 우연한 발명 중 하나로, 공기의 흐름을 뜨거운 기류와 차가운 기류로 분리하는 이론입니다. 조지 란크는 1930년대에 이 현상을 우연히 발견했습니다. 그는 1933년에 특허를 받았지만 당시에는 상업적으로 실용화되지 못했습니다. 1940년대에 독일의 물리학자 루돌프 힐쉬의 관심을 끌었고, 힐쉬는 란크의 설계를 '수정'하여 1947년에 널리 읽힌 논문을 발표했습니다. 그 후 수십 년 동안 압축 공기의 사용은 다양한 산업 분야에서 널리 보급되었고, 결국 오늘날과 같은 '제4의 유틸리티'가 되었습니다. 이러한 사용 증가와 함께 컴프레서 기술 및 기능이 개선되었고, 마침내 볼텍스 튜브는 오랫동안 기다려온 상업적 실용성을 갖추게 되었습니다.

이전에는 알려지지 않았던 물리적 현상에 대한 란크의 호기심 어린 관찰에서 대량 생산과 전 세계적인 사용까지, 볼텍스 튜브는 20세기 기술 발전의 경이로움 그 자체입니다.

그렇다면 어떻게 작동할까요? 란크의 특허와 힐쉬의 논문은 모두 그것이 무엇이고 어떤 기능을 하는지 자세히 설명하지만, 현재까지도 어떻게 작동하는지에 대한 100% 과학적 증거는 아무도 제시하지 못했습니다. 일반적으로 받아들여지는 설명은 각운동량 보존이라는 입증된 과학적 원리와 관련이 있습니다. 설명이 너무 길어서 좀 더 자세히 설명해 보겠습니다:

운동량은 질량과 속도에 의해 정의되는 물질의 물리적 특성이며, 이 둘에 따라 달라집니다. 질량이 더 큰 물체는 속도가 같다면 질량이 작은 물체보다 더 큰 운동량을 갖습니다. 그리고 질량이 같다면 더 빠른 속도로 움직이는 물체가 더 느리게 움직이는 물체보다 더 큰 운동량을 갖습니다. 달리 명시되지 않는 한, '운동량'은 일반적으로 한 방향으로 움직이는 선형적인 것으로 간주됩니다.

각운동량은 질량과 속도에 의해서도 정의되지만, 회전 중심점 주변의 질량 분포에 의해 결정되는 회전 관성에 의해서도 그 값이 영향을 받습니다. 특정 속도로 움직이는 물체가 회전 중심점에 가까워지면 각운동량을 유지(또는 보존)하기 위해 속도를 높여야 합니다. 물리학은 물질과 에너지 보존 법칙에 따라 이런 일이 일어나기를 정말, 정말, 정말 원합니다. 그리고 물리학은 항상 법칙을 따르며, 우리도 그렇게 해야만 합니다.

피겨 스케이팅 선수가 스케이트 하나로 빙판 위를 회전하는 아찔한 동작을 한다고 생각해 보세요. 스케이터가 팔을 쭉 뻗은 채로 회전하다가 팔을 몸 가까이로 가져가면 더 빨리 회전하기 시작합니다. 스케이터의 질량은 변하지 않지만 회전 중심점 주변의 질량 분포는 변하기 때문에 물리학적으로 속도가 증가하게 됩니다. 따라서 에너지(이 경우 각운동량)가 보존됩니다. 이 과정을 아주 쉽게 설명한 것이 인상적입니다:

볼텍스 튜브에서는 공기가 나선형으로 튜브 내부로 배출되어 특정 속도로 튜브 내벽 내부에서 회전합니다. 공기가 튜브 끝에 도달하면 외부에서 회전하는 흐름 안에서 방향을 바꾸어 역방향으로 계속 회전하게 됩니다. 하지만 위의 예시에서 피겨 스케이팅 선수와는 달리 속도는 변하지 않습니다. 하지만 물리학은 항상 제자리를 찾기 때문에 무언가는 변해야만 합니다. 각운동량의 에너지는 보존되어야 하므로 그 에너지는 열로 변환되어 외부 회전 흐름에서 전달되어 볼텍스 튜브의 “뜨거운” 끝단에서 빠져나갑니다. 이렇게 되면 나머지 내부 회전 기류의 온도가 내려갑니다.

EXAIR 볼텍스 튜브가 업계에서 어떻게 사용되는지 몇 가지 예를 들어보겠습니다.

어쨌든 이것이 우리의 이야기이며, 우리는 그것을 고수하고 있습니다. 어쨌든 이 방법은 효과가 있고 꽤 잘 작동합니다. 더 자세히 알고 싶으시면 전화주세요.

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