• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.5
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• pp.517-524
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• 2011

A vortex tube is a device that can separate small particles from a compressed gas or separate a compressed gas into hot and cold flows. We experimentally analyzed the energy-separation characteristics of a vortex tube with a diameter of 10 mm. We measured the energy-separation characteristics of the vortex tube for different inlet air pressures, orifice diameters, and tube lengths. The orifice diameter and inlet pressure are important for the vortex tube design and operation. The tube length has a small effect on the energy-separation performance. Maximum energy separation occurs for a vortex tube with Dc = 0.7 D and L = 16 D.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.05b
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• pp.996-999
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• 2010

고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용할 수 있는 장치인 볼텍스 튜브의 에너지 분리 특성을 파악하기 위하여 $100Nm^3$/hr급 볼텍스 튜브를 제작하고 이에 대한 실험을 진행하였다. 저온측의 유량비와 오리피스 직경 및 볼텍스 튜브의 길이가 온도에 미치는 영향을 분석하였다. 오리피스 직경 0.6D에서 최적의 온도 분리 효과를 나타내었으며, 0.8D의 경우 그 효과가 미미하였다. 또 한 오리피스 직경이나 길이에 관계없이 저온유량비가 약 0.9부근에서 고온측의 온도가 최고점을 나타내었고, 볼텍스 튜브 길이는 저온측 온도 변화에 미미한 영향을 미치나, 오리피스 직경의 변화는 최저 온도점이 나타나는 저온 유량비에 상당한 영향을 미쳤다. 본 연구의 결과는 $100Nm^3$/hr급 볼텍스 튜브의 최적화를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11b
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• pp.925-928
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• 2010

볼텍스 튜브는 고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용 할 수 있는 장치이다. 본 연구에서는 직경 10mm의 볼텍스 튜브의 기본 설계 자료를 구축하기 위하여 에너지 분리 성능 실험을 수행하였다. 설계를 위한 기초 자료를 확보하기 위하여, 공급압력, 볼텍스 발생기의 오리피스 직경 및 튜브의 길이가 에너지 분리 특성에 미치는 영향력을 실험을 통하여 분석하였다. 결과적으로 오리피스 직경과 공급압력이 볼텍스 튜브의 성능의 지배적인 성능인자임을 확인하였다. 튜브길이가 성능에 미치는 영향은 미미하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2011.12b
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• pp.596-599
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• 2011

볼텍스 튜브는 고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용할 수 있는 장치이다. 본 연구에서는 직경 8mm 볼텍스 튜브의 길이변화가 에너지분리 특성에 미치는 영향을 실험을 통하여 분석하였다. 결론적으로 튜브길이 변화에 따른 영향력은 미미하였으나, 그 중 가장 짧은 튜브길이 64mm에서 고온 출구 측의 온도차가 가장 우수한 성능을 나타내었다. 반면, 저온 출구 측에서는 거의 영향을 미치지 못하는 것을 확인하였다. 본 연구는 볼텍스 튜브의 기초설계자료로 활용될 예정이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.5
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• pp.321-328
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• 2017

In this study, vortex tube system model is developed to predict the temperature of the hot and the cold sides. The vortex tube model is developed based on the system identification method, and the model utilized in this work to design the vortex tube is ARX type (Auto-Regressive with eXtra inputs). The derived polynomial model is validated against experimental data to verify the overall model accuracy. It is also shown that the derived model passes the stability test. It is confirmed that the derived model closely mimics the physical behavior of the vortex tube from both the static and dynamic numerical experiments by changing the angles of the low-temperature side throttle valve, clearly showing temperature separation. These results imply that the system identification based modeling can be a promising approach for the prediction of complex physical systems, including the vortex tube.

• Clean Technology
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• v.16 no.3
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• pp.213-219
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• 2010

Vortex tube is the device that can separate small particles from the compressed gas, as well as compressed gas into hot and cold gas. Due to energy and particle separation ability, a vortex tube can be used as the main component of the $CO_2$ absorption device. In this study, experimental approach has been performed to analyze the energy separation characteristics of the vortex tube. To obtain the preliminary design data, energy separation characteristics of the vortex tube has been tested for orifice diameter, nozzle area ratio, and tube length. As a result, the orifice diameter is the major factor of the vortex tube design. The nozzle area ratio and tube length have a minor effect on the energy separation performance. For Dc=0.6D, AR=0.14~0.16, and L=16D, maximum energy separation has been occurred. The result from this study can be used as the basic design data of the $100Nm^3$/hr class vortex tube applied to the $CO_2$ absorption device. Compared with the $CO_2$ absorption process containing an absorption tower, the process with a vortex tube is expected to have a huge advantage of saving the installation space and the operating cost.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2012.05b
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• pp.662-664
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• 2012

본 논문에서는 단류형 볼텍스 튜브를 설계 및 제작하였으며, 에너지 분리특성 실험을 수행하였다. 세퍼레이션 튜브의 길이 변화에 따른 에너지 분리 특성의 영향을 실험적으로 분석하였다. 세퍼레이션의 위치는 매우 중요한 성능 변수 중의 하나이며, 세퍼레이션의 길이가 길어질수록 저온측 온도차는 전체적으로 온도차가 감소하는 경향을 보이나, 고온측 온도차는 저온측에 비해 미비한 온도차를 보이고 있다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2009.12a
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• pp.687-690
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• 2009

고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용할 수 있는 장치인 볼텍스 튜브의 에너지 분리 특성을 파악하기 위하여 $20Nm^3$/hr급 볼텍스 튜브를 제작하고 이에 대한 실험을 진행하였다. 입구 압력, 저온측의 유량비가 온도에 미치는 영향을 분석하였다. 입구 압력이 높아질수록 고온측의 온도는 증가하고, 저온측의 온도는 강하하였다. 저온 유량비 80%를 전후하여 고온측 온도가 최고점을 나타냈고, 저온유량비 40%를 전후하여 저온측 온도가 최저점을 나타냈다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.10 no.4
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• pp.695-701
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• 2009

Vortex tube is the device that can separate small particles from the compressed gas, as well as compressed gas into hot and cold flow. In this study, computational approach has been performed to analyze the characteristics of the vortex tube. Energy separation characteristics of the vortex tube has been tested for various geometric design parameters. For the given conditions, it is found that as the tube is lengthened, hot end temperature is reduced but cold end temperature does not influenced much. As the orifice diameter decreases, cold end temperature decreases. Also, as hot gas fraction increases, hot end temperature decreases. The results from this study can be used for the basic design parameter of the $CO_2$ reduction device.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2012.05b
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• pp.659-661
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• 2012

볼텍스 튜브란 압축가스의 흐름을 뜨거운 공기와 차가운 공기로 전환 시켜주는 냉각 장치이다. 본 논문에서는 볼텍스 튜브에서 발생되는 소음의 특성을 파악하고자 하였다. 1/2in 소음기와 3/8in 소음기는 소음기를 장착하지 않은 경우 보다 평균8~10dB 감소되었고, 1/4in 소음기는 약15dB정도 감소하였다. 출구를 가공한 1/2in 소음기의 소음은 소음기를 장착하지 않은 경우와 비슷하고 3/8in 소음기는 소음 감소폭이 적었다. 1/4in 소음기기의 소음은 압력이 커질수록 소음이 급격히 커지는 것을 알 수 있다. 기존의 소음기와 출구를 가공한 소음기를 비교 하였을 경우 1/2in 소음기에서는 평균 9dB정도 기존 소음기의 성능이 좋고, 3/8in 소음기에서는 평균 7.5dB정도 성능이 좋은 것을 알 수 있다. 1/4in 소음기에서는 평균 9.5dB정도 기존 소음기가 소음 감소폭이 크며 압력에 따른 소음의 감소폭이 차이가 큰 것을 알 수 있다.