Tubes vortex

Les tubes vortex, un phénomène physique !

Qu'est-ce qu'un tube vortex ?

Les deux questions qui reviennent le plus souvent à propos des tubes vortex sont « Depuis quand existent-ils ? » et « Comment fonctionnent-ils ? ». Vous trouverez ci-dessous des informations sur l'histoire de la création des refroidisseurs à vortex et sur leur principe physique.

Le tube vortex a été inventé par pure coïncidence en 1928. George Ranque, un étudiant français en physique, a expérimenté une sorte de pompe à tourbillon d'air qu'il avait mise au point et a constaté que de l'air chaud sortait à une extrémité et de l'air froid à l'autre. M. Ranque ne s'occupa plus de sa pompe et créa à la place une entreprise pour exploiter commercialement ce curieux appareil qui produit de l'air chaud et froid sans pièces mobiles. Cependant, cette première tentative de commercialisation échoua et le tube vortex tomba dans l'oubli jusqu'en 1945, date à laquelle Rudolph Hilsch, un physicien allemand, publia un article scientifique très lu sur les refroidisseurs vortex.

Bien plus tôt, James Clerk Maxwell, un grand physicien du XIXe siècle, a suggéré que si la chaleur provoquait l'agitation des molécules, alors nous devrions un jour être en mesure d'obtenir de l'air chaud et de l'air froid à partir du même appareil, à l'aide d'un « petit démon sympathique » qui trierait et séparerait les molécules chaudes et froides.

C'est pourquoi le tube vortex est connu sous différents noms, tels que « tube vortex de Ranque », le « tube de Hilsch », le « tube de Ranque-Hilsch » et le « démon de Maxwell ». Sous chacun de ces noms, il a été accepté au cours des dernières années comme une réponse simple, fiable et économique à un grand nombre de problèmes de refroidissement ponctuels industriels.

Les refroidisseurs vortex utilisent l'air comprimé comme source d'énergie, ne nécessitent aucune pièce mobile et produisent de l'air chaud à une extrémité et de l'air froid à l'autre. Le volume et la température de ces deux flux d'air sont réglables à l'aide d'une vanne située du côté de l'air chaud. Des températures de -46 °C et +127 C sont possibles.

Il existe de nombreuses théories sur le fonctionnement du tube vortex

L'explication la plus courante du phénomène est la suivante :

Le tube vortex est alimenté en air comprimé. L'air passe par des générateurs disposés tangentiellement à une dépression interne. Les générateurs entraînent à leur tour l'air dans un mouvement tourbillonnaire. Le flux d'air en rotation est dévié de 90°, s'échauffe et se déplace le long du tube chaud en forme d'axe rotatif, comme une tornade. Un peu d'air chaud peut s'échapper par une valve située à une extrémité du tube. Le reste de l'air qui ne peut pas s'échapper est renvoyé de force le long du tube sous la forme d'un deuxième tourbillon interne dans la zone de basse pression du plus grand tourbillon. Ce tourbillon interne perd de la chaleur et quitte l'autre extrémité sous forme d'air froid.

Alors qu'un flux d'air monte et l'autre descend, les deux tournent dans la même direction à la même vitesse angulaire. Cela signifie qu'une particule du flux interne termine une rotation dans le même temps qu'une particule du flux externe. En raison du principe de conservation du couple, on pourrait s'attendre à ce que la vitesse de rotation du plus petit tourbillon augmente. Cependant, à l'intérieur du tube vortex, la vitesse du tourbillon interne est conservée, ce qui signifie que le couple du tourbillon interne est perdu. L'énergie perdue se manifeste sous forme de chaleur dans le tourbillon externe. C'est la raison pour laquelle le tourbillon externe devient chaud et le tourbillon interne se refroidit.