Vírová trubice

Abstract

Smyslem této diplomové práce bylo provedení optimalizace provozních parametrů Ranque–Hilschovy vírové trubice z hlediska teplotní separace a vytvoření numerického modelu zařízení. Za tímto účelem byla nejprve provedena rešeršní analýza dostupných pramenů a byl vytvořen analytický popis trubice. Následně se přistoupilo k vytvoření numerického modelu vírové trubice pomocí softwaru STAR-CCM+. Pro výpočet byl vybrán vhodný model turbulence a pomocí CFD simulací se stanovily optimální geometrické parametry trubice. Dále proběhl návrh a výroba vstupních těles pro vírovou trubici. Podstatná část práce je pak věnována experimentálnímu vyhodnocení vírové trubice a nalezení optimálního nastavení zařízení. Experimentálně naměřená data byla posléze porovnána s výsledky numerického modelu a byly vyvozeny patřičné závěry.The purpose of this diploma thesis was to find optimal operational parameters of Ranque–Hilsch vortex tube that would give the best results of temperature separation, and to create a numerical model of the device. Firstly, extensive research of current literature was done and analytical model of the tube was created. Then, the numerical model of the vortex tube was designed using Star-CCM+ software. Afterward, best fitting turbulence model was chosen to do the calculation and optimal geometrical parameters of the tube were obtained as a result of CFD simulation. Then, inlet nozzles for the tube were designed and manufactured. Experimental evaluation of the vortex tube and description of its optimal settings form a substantial part of the project. Finally, the data obtained from the experiment were compared to the results of numerical analysis and conclusions were deduced.