Rurka wirowa, czyli cuda, niewidy

Upalne dni. Żar leje się z nieba, a wy dyszycie jak parowozy nie mając siły podnieść się z kanapy. 30°C. No a to dopiero siódma i trzeba iść do pracy. Jeżeli też odczuwacie czasem takie problemy to mam dla was idealne rozwiązanie. Urządzenie, które do swojego funkcjonowania potrzebuje jedynie sprężonego powierza i po podłączeniu może wytwarzać podmuch o temperaturze 0°C, a może nawet mniej. Idealne rozwiązanie dla ludzi mieszkających nad warsztatami samochodowymi, albo mających w salonie stacje przygotowania sprężonego powietrza (lub jak to mówią laicy kompresor).

Rurka wirowa

Wyobraźcie sobie urządzenie, które nie tylko nie ma żadnych części ruchomy, a więc praktycznie się nie psuje, można je kupić na AliExpress nawet za 40$ i jego główną funkcjonalnością jest schładzanie powietrza. W ten sposób mogę przedstawić państwu rurkę wirową (ang. vortex tube).

Rurka wirowa to niepozorne urządzenie, które zasilamy sprężonym powietrzem i w efekcie z jednej jej strony wylatuje strumień o wysokiej temperaturze, a z drugiej o niskiej. Żeby uzmysłowić sobie co to tak naprawdę znaczy powiem, że w modelu, który widziałem (tak to model z AliExpress), dla ciśnienia zasilania ok. 2bar, temperatura strony ciepłej wynosiła ok. 40°C, a strony zimnej 0°C. Wynik naprawdę zrobił wrażenie nie tylko na mnie, ale i na innych kolegach z uniwersytetu. Ponieważ jest to urządzenie mało znane w naszym kraju powiedzmy sobie o nim kilka słów więcej.

Rurka wirowa składa się z dwóch rurek (zaskoczeni?) o różnych średnicach. Pierwszej, krótszej o mniejszej średnicy pełniącej funkcję zimnej strony, oraz drugiej, dłuższej o średnicy większej, która dodatkowo jest częściowo zamknięta stożkowym korkiem (proszę spojrzeć na rysunek). Pomiędzy rurkami znajduje się komora, do której doprowadzone jest sprężone powietrze (od jednego do nawet dziesięciu barów). Jest ona ukształtowana w taki sposób, aby przepływające przez nią powietrze tworzyło wiry, które następnie kierują się do rurki o większej średnicy. Wewnątrz tych wirów indykują się (tworzą się) mniejsze wiry o przeciwnym zwrocie (kręcą się w drugą stronę). Te małe wiry kierują się do rurki o mniejszej średnicy. W magiczny sposób duże wiry zwiększają swoją temperaturę odbierając energię mniejszym i chłodząc je. I tyle…

Zadada działania rurki wirowej. Kolorem czerwonym zaznaczono powietrze ciepłe, a niebieskim zimne.
[źródło]

Zaraz, zaraz!! Magiczny sposób? Noooooo…. tak naprawdę nikt nie wie czemu się tak dzieje. Istnieje kilka hipotez, ale żadna z nich nie została potwierdzona, a to w jaki sposób wyjaśnia się cały proces jest bardzo skomplikowane i niepewne. Dość powiedzieć, że naukowcy zajmują się raczej tym jak zmienić geometrię rurki wirowej, żeby zwiększyć jej sprawność niż wyjaśnianiem co tam się właściwie w środku dzieje. Co ciekawe przeprowadzane są również symulacje komputerowe rurek wirowych, ale w zasadzie to niczego nie wyjaśnia (moim zdaniem większość tych symulacji jest raczej wątpliwej jakości – przynajmniej tych, do których dotarłem).

No i wreszcie pytanie, które staram się zadawać w każdym artykule. Panie, a po co to? Zastosowań w przemyśle jest naprawdę wiele. Stosuje się oczywiście głównie zimne powietrze, ponieważ pracujące maszyny wytwarzają dość ciepła i raczej nie słyszałem o problemie z ogrzewaniem maszyn. Chłodzenie szaf elektrycznych, produktów jadących na taśmie i ogólnie chłodzenie wszystkiego co się da. Jednak w mojej opinii rurka wirowa najlepiej sprawdza się podczas obróbki skrawaniem (toczenie, frezowanie, szlifowanie). Generalnie rurka stosowana jest tam gdzie ważne jest bezpieczeństwo (w przeciwieństwie do klasycznej wentylacji nie istnieje tu możliwość zapłonu spowodowanego przez uszkodzenie kabli elektrycznych) i dostępne jest sprężone powietrze. Należy jednak zaznaczyć, że z powodu niskiej sprawności nie zastąpi ona klasycznej wentylacji ani klimatyzacji. Jednak pora na inne zastosowania.

W normalnych warunkach w czasie obróbki skrawaniem stosuje się specjalne oleje/chłodziwa schładzające narzędzie (no. frez), ale i obrabiany przedmiot. Lekko mówiąc nie jest to ekologiczne rozwiązanie. Dlaczego nie zastosować rurki wirowej. Sprężone powietrze jest dostępne prawie wszędzie (w warsztacie) i wykorzystanie rurki wirowej jest z punktu widzenia ekologii znacznie korzystniejsze. Metoda ta nie ma co prawda szans w przypadku skomplikowanych frezarek, jednak można i stosuje ją się w małych zakładach, albo w przydomowych warsztatach.

Kamizelka chłodząca napędzana rurką wirową. Tandetna i słabo wykonana, ale działą.
[źródło]

No i na koniec moje ulubione. Hit internetu i tandety, wybór konsumenta 2019roku kamizelka chłodząca AliExpress (nie jest on sponsorem dzisiejszego bloga). Brzydka jak noc, nieporęczna i tandetna kamizelka wyposażona w rurkę wirową. Czy działa? Oczywiście kolega nie oparł się pokusie i zakupił jedną sztukę i z tego co twierdzi… działa. Szału nie ma, no i ten wężyk z powietrzem podpięty do kamizelki, też nie ułatwia pracy, ale cóż.

Na koniec pozostaje mi polecić filmiki na Youtubie pokazujące działanie rurki, albo angielskojęzyczną Wikipedię próbującą wyjaśnić jak działa rurka. Dzięki za przeczytanie i polecam się na przyszłość.

Linki i ciekawe artykuły

1. Film na Youtube tłumaczący działanie rurki wirowej

2. Polska Wikipedia

3. Angielska Wikipedia

4. Artykuł pokonferencyjny omawiający kilka zastosowań rurki wirowej (otwarty dostęp)