UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Autores: Brener D’Lélis Oliveira Ramos – 138091 Luís Felipe de Oliveira Lima – 139622 Vinícius Eduardo de Malta Pádua – 139228

Professor: Eugênio Spanó Rosa

TUBO DE VORTEX RANQUE-HILSCH

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch

1

O que é um tubo de vórtice ?

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch

2

• Dispositivo mecânico sem partes móveis.• Promove a separação do ar de entrada em correntes quente e fria.• Valores típicos de temperaturas:

• Entrada: 21°C e 6,9bar• Saída quente: 76°C• Saída fria: -34°C

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Exemplo de utilização.

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch

3

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

• Utilização na refrigeração em usinagens em equipamentos CNC.

Objetivos iniciais.

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch

4

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

• Visualização do mecanismo da separação de temperatura• Estudar a influência da geometria no comportamento global do sistema• Estudar a influência das propriedades do ar de entrada

Geometria.

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch

5

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

• Dimensões do tubo Homemade de Otto Belden• Pequena diferença entre as dimensões de diferentes fabricantes.

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch

6

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Geometria.

• Modelo criado a partir do Creo Parametric 2.0®• Entrada tangente à circunferência do tubo de modo a gerar os vórtices

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch

7

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Geometria.

• O arquivo gerado no Creo Parametric 2.0® é o *.prt. Para o Phoenics® foi exportado como *.stl.

• A qualidade da geometria obtida foi insuficiente. A criação da malha, inlets e outlets foi dificultada.

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch

8

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Geometria.

• Geometria cartesiana• Objetos criados com as pré-formas do Phoenics• Geometria simplificada

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch

9

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Propriedades e domínio.

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch 10

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Condições de contorno.

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch 11

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Malha.

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch 12

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Resultados e convergência.

• Pressão na saída fria inferior à atmosférica, levando a entrada de fluido pela saída fria. Os resultados foram incoerentes.

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch 13

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Resultados e convergência.

• A solução para a pressão inferior à atmosférica foi colocar a entrada de ar diretamente no tubo.

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch 14

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Resultados e convergência.

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch 15

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Resultados e convergência.

• Análise dos modelos de turbulência• Melhor: KECHEN

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch 16

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Resultados e convergência.

• Baixa propagação dos vórtices gerados

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch 17

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Resultados e convergência.

• Campo de temperatura

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch 18

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Resultados e convergência.

• Campo de pressão

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch 19

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

Resultados e convergência.

• Campo de velocidade

Julho de 2015 - Tubo de vortex Ranque-Hilsch 20

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

DUVIDAS ?