• Tribology and Lubricants
• /
• 제32권5호
• /
• pp.166-171
• /
• 2016

Electric vehicle ownership is expanding for two reasons: its technology features have enhanced fuel economy, and the number of vehicle emissions regulations is increasing. Battery performance has a large influence on the capability of electric vehicles, and even though battery thermal management has been actively researched, specific technological improvements to battery performance are not being presented. For instance, many industrial applications utilize vortex tubes as components for refrigeration machines because of their numerous intrinsic benefits. If electric vehicles incorporate vortex tubes for battery cooling, performance and efficiency advancements are possible. This study uses a counter-flow vortex tube to investigate its temperature separation characteristics, based on the back pressure of the cold air exit and the difference between the inlet and back pressures. The experiment uses a vortex tube with the following parameters: six nozzle holes, a 20 mm inner vortex diameter (D), a 14D tube length, a 0.7D cold exit orifice diameter, and a nozzle area ratio of 0.142. The measurements prove that the temperature difference between the hot air and cold air decreased because of the flow resistance of the hot air and the backflow phenomenon at the cold air exit. The flow resistance causes the temperature difference to decrease, and the back pressure of the cold air exit influences the flow resistance. The results show that the back pressure significantly influences the efficiency of temperature separation.

• 한국기계가공학회지
• /
• 제2권4호
• /
• pp.82-87
• /
• 2003

Flow angle with Swirl in a horizontal circular tube and a cylindrical annuli were experimentally studied for its visualization. This present investigation deals with flow angle, flow visualization studies and vortex core by using oil smoke and a hot wire anemometer for Re = 40,000 and 50000 at X/D = 41, 59 and 71 in a horizontal circular tube. In the swirl air flow, a vortex core was formed at high swirl intensity along the test tube. The flow angle and the vortex core depended on the swirl intensity along the test tube. The results of flow angles with swirl measured by flow visualization and hot wire reasonably agree with those of Sparrow One of the primary objectives of this research was to measure the flow angle with swirl in a cylindrical annuli along the test tube for different Reynolds numbers. The Reynolds number for these measurements ranged from 60,000 to 100,000 with L/D = a to 4.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제47권6호
• /
• pp.795-800
• /
• 2009

본 연구는 Vortex tube 형 이산화탄소 흡수장치에서 연소배가스 중 $CO_2$ 흡수 특성을 고찰한 것이다. 연소배가스로는 석탄(유연탄)을 연료로 하는 증기발생량 12 ton/hr 규모의 순환유동층 연소보일러에서 발생한 것을 이용하였으며 이산화탄소농도는 11~13 vol% 내외이다. 흡수 용액은 MEA 20 wt%를 기준으로 AMP, HMDA, 강염기계 KOH를 혼합하였다. 본 연구의 목적은 $CO_2$ 흡수장치를 Scrubbing 방식보다 소형화하고, 흡수용액을 절감하는 것이다. 흡수장치는 연소배가스 유량 $20Nm^3/hr$를 처리할 수 있는 직경 17 mm, 길이 250 mm의 Vortex tube 형을 사용하였다. 연소배가스와 흡수용액의 혼합 분무를 통한 $CO_2$ 제거율을 측정하였다. 실험조건은 흡수용액 농도(20~50 wt%), 흡수용액 유량(1.0, $3.0{\ell}/min$)과 연소배가스 유량($6{\sim}15Nm^3/hr$)을 변화시켰다. 결과적으로, MEA에 HMDA를 혼합한 흡수용액의 $CO_2$ 제거율이 가장 우수(약 43% 제거율)하였으며, Vortex tube 장치에서 고속유동의 기 액 접촉효과 및 기 액 분리 특성을 이용하여 $CO_2$ 흡수가 가능하였다. 그러나 $CO_2$ 흡수 효율 향상을 위한 추가적인 공정개발이 요구된다.

• 설비공학논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.87-94
• /
• 2003

To reduce the air side pressure drop in air-cooled heat exchanger, tow-in type winglet vortex generators are applied. A specially designed multiple-channel test core was used in the experiments for the various geometry of winglet vortex generators. The proposed tow-in type vortex generator gives significant separation delay, reduces form drag, and removes the zone of poor heat transfer from near-wake of the tubes. The results show the significant pressure drop reduction for the tow-in win91e1 vortex generators with the similar enhancement of the heat transfer as other vortex generator applications in heat exchanger. In the range of Reynolds number of 350 to 2100 the pressure drop decrease 8∼15% and 34∼55% for the in-line and staggered tube banks, respectively, compared to those without vortex generators.

• 설비공학논문집
• /
• 제13권8호
• /
• pp.667-673
• /
• 2001

As an alternative cooling method to reduce environmental hazard, vortex tubes have been studied for energy separation into cold and hot streams. Hence, the experiments were carried out systematically to find the best ratio of vortex chamber diameter to tube diameter. Also, the work was don to investigate how inlet pressure and geometric ratios of vortex tube affected temperature differences at tow needs as ell as cooling capacity and cooling efficiency. The result showed that the maximum temperature differences at the both ends and the maximum cooling efficiency were obtained when the ratio of vortex chamber diameter was about 1.45, while the inlet pressure ws not higher than 0.7 MPa.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제41권5호
• /
• pp.321-328
• /
• 2017

본 연구에서는 고온측과 저온측의 온도 예측을 위한 볼텍스 튜브 모델을 개발하였다. 볼텍스 튜브 모델은 시스템 식별 방법을 기반으로 개발하였으며, 개발된 볼텍스 튜브 모델은 ARX(Auto-Regressive with eXtra inputs)모델을 기반으로 하여 설계되었다. 본 연구에서 유도된 다항식 모델은 모델의 정확성을 확인하기 위해 실험데이터와 검증하였다. 또한, 유도된 모델은 안정성 검사 통과를 보여준다. 저온측 스로틀 밸브 각도를 변경하였을 때, 적절히 온도 분리가 이루어지는 것을 확인하였으며, 동적응답을 확인하기 위해 저온측 스로틀 밸브 각도를 변경 시켰을 경우, 볼텍스 튜브 모델의 온도가 적절히 분리 되는 것을 확인할 수 있다. 결론적으로, 개발된 볼텍스 튜브 모델을 저온측 스로틀 밸브 각도에 따라 온도 분리 예측이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제10권4호
• /
• pp.69-76
• /
• 2002

The aim of this study is to provide fundamental informations that make it possible to use a cool stream and a hot stream simultaneously. We changed the pressure of compressed air that flows into a tube, the inner diameter of orifice that a cold stream exits, and the mass flow rate ratio. And in each case, we measured the temperature of a cold stream and a hot stream in each exit of a tube. Also we measured the axial and the radial temperature distribution in internal spare of a tube. From the study, fellowing conclusive remarks 7an be made. First, As the number of nozzles increase, separation point move into the hot exit. Second, When we use guide vane type nozzle, the axial temperature distribution constant over the 0.75 of air mass flow rate radio. Third, When we use Spiral type nozzle, axial and radial temperature distribution in the inner space is higher than another nozzle. Fourth, Axial and radial temperature distribution in the inner space vortex-tube is determined by separation point. And separation point is moved by changing of air mass flow rate ratio. At last, A heating apparatus is possible far vortex-tube to use.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제9권1호
• /
• pp.84-93
• /
• 2001

The aim of this study is to provide fundamental informations that make it possible to use a cool stream and a hot stream simultaneously. We changed the pressure of compressed air that flows into a tube, the inner diameter of orifice that a cold stream exits, and the mass flow rate ratio. And in each case, we measured the temperature of a cold stream and a hot stream in each exit of a tube. Also we measured the axial temperature distribution and the radial temperature distribution in internal space of a tube. From the study, following conclusive remarks can be made. Average flow rate that flows into a tube is in proportion to square root of inlet pressure. As inlet pressure increases axial and radial temperature distribution in the inner space of vortex-tube increase. As mass flow rate ratio change, separation point moves.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제10권4호
• /
• pp.695-701
• /
• 2009

고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용 할 수 있는 장치인 볼텍스 튜브의 에너지 분리 특성을 적용하여 $CO_2$ 흡수를 위한 장치설계의 기본 설계 자료를 구축하기 위하여 전산유체 해석을 수행하였다. 설계를 위한 기초 자료를 확보하기 위하여, 볼텍스 튜브의 길이, 볼텍스 발생기의 오리피스 직경 및 고온 측과 저온 측의 유량비등이 볼텍스 튜브의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 튜브의 길이가 길어짐에 따라 고온 출구측의 온도는 감소하지만, 저온 출구측의 온도에 미치는 영향은 미미하였다. 볼텍스 발생기의 오리피스 직경이 축소됨에 따라 저온측 온도는 강하하나 고온측 온도의 변화는 미미하였다. 고온 유량비가 증가함에 따라 고온 출구 쪽의 온도가 강하하였다. 본 연구의 결과는 $CO_2$ 흡수 장치의 기본 설계 자료로 응용될 수 있을 것이다.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제14권3호
• /
• pp.1-9
• /
• 2020

본 논문에서는 델타 윙렛 와류 발생기와 후퇴익형 와류 발생기 그리고 가이드 베인이 핀-튜브 유동에서의 압력 손실과 전열 성능에 미치는 효과를 비교하는 연구를 진행하였다. 와류 발생기와 가이드 베인은 채널 높이와 튜브의 지름을 기준으로 무차원화하였고, 위치는 저자들의 연구 결과에 따라 각각의 형상이 우수한 지점을 선정하였다. 레이놀즈 수는 입구 속도와 튜브 지름을 기준으로 하여 1400~8000으로 선정하였다. 결과적으로 압력 손실은 레이놀즈 수 8000에서 가이드 베인이 기존 핀-튜브 대비 4.7% 감소하는 효과를 보였고, 전열 성능은 레이놀즈 수 3800에서 델타 윙렛 와류 발생기가 기존 핀-튜브 대비 33% 정도 증가하는 결과를 확인하였다.