Estudio del fluído de trabajo del tubo vortex y su influencia en la temperatura a la salida del lado frío

Abstract

El presente trabajo de investigación está orientado a estudiar el efecto que tiene el tipo de fluido (gases) de trabajo en las temperaturas generadas en un tubo vórtex. Para esto se empleó un tubo vórtex modelo 20008 de la marca AiRTX. A la salida del lado frío de tubo vórtex se conectó un flujómetro de gases universal que permite medir la fracción de caudal que por éste se evacua. Se instaló un regulador de presión a la entrada de flujo del tubo vórtex para controlar la presión y una llave de paso que permitió controlar el caudal de alimentación. Se midió la temperatura de entrada del gas empleado y se conectó una termocupla a cada salida (fría y caliente) del tubo vórtex y empleando un termómetro de la marca Testo se registró la temperatura del gas para diferentes condiciones de funcionamiento. Las temperaturas generadas en el tubo vórtex se evaluaron a condiciones de 80 y 60 Psi de presión y 150 lt/min para el caudal de entrada para un flujo de aire y oxígeno. Se varió la fracción fría en un rango comprendido entre el 100 y 30%. Los resultados obtenidos muestran que el uso de oxígeno como sustituto del aire en el tubo vórtex permite obtener temperaturas entre 1 y 3 C más bajas para iguales condiciones de funcionamiento en el lado frío de este dispositivo. Como dato adicional se encontró que las temperaturas obtenidas en el lado caliente son entre 3 y 8 C más bajas al emplear oxígeno. Finalmente se empleó el aire frío producido en tubo vórtex como medio de enfriamiento para el temple de probetas de acero 1045 para mejorar las características del temple en aire. Las pruebas muestran que al emplear aire frío se incrementa la gradiente de temperatura y se reduce el tiempo de enfriamiento obteniendo una dureza mayor que al emplear aire a temperatura ambiente.