볼텍스 튜브의 유량과 온도는 어떻게 조정하나요?

EXAIR 블로그의 정기 독자라면 볼텍스 튜브에서 차가운(또는 뜨거운) 공기를 얻을 수 있다는 것을 알고 있을 것입니다. 또한 유량을 늘리거나 줄이는 방법과 온도를 높이거나 낮추는 방법이 있다는 것도 알고 계실 겁니다. 오늘은 볼텍스 튜브 작동에 대해 쓰고 싶었습니다. 먼저 기본 사항을 상기해 보겠습니다:

압축 공기 (일반적으로 5.5-6.9 bar)는 제너레이터를 통해 보텍스 스핀 챔버로  배출됩니다. 최대 1,000,000 RPM에서 이 공기 흐름은 일부가 제어 밸브를 통해 빠져나가는 온기 출고를 향해 회전합니다. 남은 공기는 여전히 회전하며, 이 외부 와류의 중심을 통해 다시 밀려납니다. 내부 흐름은 열 형태의 운동 에너지를 외부 흐름으로 방출하고 차가운 공기로 보텍스 튜브를 빠져나갑니다. 바깥쪽 흐름은 반대쪽 끝에서 뜨거운 공기로 빠져나갑니다.

차가운(또는 뜨거운) 공기의 흐름과 온도를 변경하려면(다른 하나 없이는 변경할 수 없음) 제어 밸브 또는 핫 밸브를 조작하기만 하면 되는데, 볼텍스 튜브의 '뜨거운' 쪽에 위치하기 때문에 종종 '핫 밸브'라고도 불립니다. 기본적으로 밸브를 열면 더 많은 뜨거운 공기가 빠져나가므로 '차가운' 끝으로 가는 공기의 양이 줄어듭니다. '뜨거운' 흐름이 증가하면 더 많은 운동 에너지(열의 형태)가 빠져나갑니다. 그리고 더 많은 에너지(열)가 방출되므로 차가운 흐름의 에너지(열)도 감소하여 더 차가운 공기를 얻게 되고, 뜨거운 흐름이 증가함에 따라 더 적은 공기를 얻게 됩니다. EXAIR의 볼텍스 튜브 사양 및 성능 표의 데이터를 사용하여 핫 밸브의 다양한 위치에서 냉기(및 온기) 흐름과 온도를 계산할 수 있습니다. 100psig (6.9bar)로 공급될 때 10 SCFM을 사용하는 모델 3210 보텍스 튜브가 있다고 가정해 보겠습니다:

압축 공기 공급 온도가 70°F이고 핫 밸브가 모델 3210의 압축 공기 소비량 10 SCFM의 40 % (또는 4 SCFM)를 배출할 수 있을 정도로 충분히 열려 있다고 가정해 보겠습니다. 즉, 60%(또는 6 SCFM)가 냉기 끝에서 빠져나간다는 뜻입니다. 이 상태를 60% Cold Fraction이라고 합니다:

초록색 음영 : 차가운 공기 온도 강하 (°F), 흰색 음영 : 뜨거운 공기 온도 상승 (°F)

그리고 60%의 냉기 비율에서 냉기는 70°F의 공급보다 86°F 더 차가워질 것이며, 이는 냉기 흐름의 6 SCFM이 -16°F가 될 것임을 의미합니다. 핫 밸브를 더 열어 5 SCFM이 핫 엔드로 나가도록 하면(따라서 나머지 5 SCFM은 콜드 엔드로 나가게 됨), 이제 5 SCFM의 냉기 흐름은 70°F 공급보다 100°F 더 차가워진 -30°F가 됩니다. 이는 3200 시리즈 볼텍스 튜브의 Cold Fraction 범위가 50-80%이기 때문에 가능한 한 낮은 수치입니다.

이제 더 차가운 공기를 원한다고 가정해 봅시다. 모델 3210의 제너레이터( 오른쪽 사진)를 교체하기만 하면 3400 시리즈 보텍스 튜브로 만들 수 있습니다. 10-R 제너레이터를 10-C 제너레이터로 교체하면 이제 모델 3410이 되며, 보텍스 튜브를 20-50% 냉분율 범위로 조정할 수 있습니다. R형과 C형 제너레이터의 차이점은 중앙 구멍 크기입니다. 이 구멍은 각 온도 범위에서 더 잘 작동하도록 적절한 내부 압력 조건을 설정합니다. 즉, 제너레이터 유형은 각 작업 조건에 따라 온도 강하를 최적화합니다.

여전히 10 SCFM의 압축 공기 소비량으로 작업하고 있으므로 공기가 차가워지는 동안 유량은 감소합니다. 예를 들어 30% 냉기 비율에서는 -48 °F(70 °F - 118 °F)의 공기를 얻게 되지만 총 유량 중 3 SCFM(10 SCFM의 30%)만 공급됩니다.

초록색 음영 : 차가운 공기 온도 강하 (°F), 흰색 음영 : 뜨거운 공기 온도 상승 (°F)

만약 -48°F의 공기 온도가 필요하지만 이러한 유량 감소를 수용할 수 없다면 소비 등급이 높은 발전기를 사용하는 것이 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법입니다. 10-C 발전기를 30-C 발전기로 교체하는 경우, 이제 모델 3410의 원래 유량이 세 배인 모델 3430이 됩니다. 30%의 냉분율로 돌아가려면 핫 밸브를 재조정해야 합니다. 즉, 공기 흐름은 동일한 온도(-48°F)가 되지만 3 SCFM이 아닌 9 SCFM이 됩니다.

일자 드라이버만 있으면 EXAIR 볼텍스 튜브의 콜드 프랙션을 변경할 수 있습니다. 더 자주 변경해야 하는 경우, 조절형 국소 냉각기는 핫 밸브를 조작하는 온도 조절 노브가 있어 용도에 더 적합한 선택이 될 수 있습니다.

조절형 국소 냉각기에는 세 가지 제너레이터가 함께 제공되므로 위에서 설명한 대로 동일한 온도에서 다른 흐름을 얻거나 그 반대로 얻을 수 있습니다. 필요에 따라 차가운(또는 뜨거운) 공기 흐름이 필요한 애플리케이션이 있다면 EXAIR 볼텍스 튜브가 적합합니다. 올바른 제품을 선택하는 데 도움이 필요하면 전화로 문의하세요.

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