Date of Award

6-2015

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Mechanical Engineering (MSME)

Department

Mechanical Engineering

First Advisor

Dr. Mohammad O. Hamdan

Abstract

Through experimental investigation, this study is offering a closer look into the performance of the vortex tube energy separation and a better understanding of the effect of the vortex tube length, diameter and internal tapering angle on the energy separation. Also the study addresses the effect of inlet pressure on the performance of the vortex tube and the effect of different working fluids (Air, H2 and O2). The vortex tube is a thermal static tube that was discovered by the French scientist George Ranque in 1933 and it is used to separate compressed gas flow into two different streams: one stream is colder than the inlet flow while the other is hotter than the inlet flow. Although the device has been investigated by many researchers, no consensus has yet been reached regarding the underlying phenomenon. The current study is shedding light on the underlying phenomenon and is offering an analytical model to describe the energy separation in the vortex tube based on centrifugal forces. The study reports the Coefficient of Performance ( ) of the vortex tube considering the device as an air-conditioning device utilizing the cold outlet flow and as a heat pump utilizing the hot outlet flow. Keywords:

Arabic Abstract

من خلال التجارب المخبرية، فإن هذه الدراسة تقدم نظرة متخصصة لكفاءة أنبوب الدوامة في فصل الطاقة وتقييم تأثير كلا من طول الأنبوبة وقطر الأنبوبة والزاوية الداخلية للأنبوبة على فصل الطاقة. كما تتطرق الدراسة إلى تأثير كلا من الضغط الداخل ونوعية الغاز المستخدم على كفاءة الأنبوبة. أنبوبة الدوامة عبارة عن أنبوب ساكن ولا يحتوي على أجزاء متحركة وقد تم اكتشافه من قبل العالم الفرنسي جورج رانك في عام 1933. ويقوم هذا الأنبوب على فصل الهواء المضغوط الداخل إلى تيارين مختلفين؛ حيث أن التيار الأول أبرد من التيار الداخل والتيار الثاني أسخن من التيار الداخل علماً أن الجهاز تم التحقق منه من قبل العديد من الباحثين، إلا أنه لم يتم الاتفاق على تفسير الظاهرة الكامنة للأنبوب.

كما إن هذه الدراسة تلقي الضوء على مبدأ عمل أنبوب الدوامة وتقدم نموذج تحليلي لوصف فصل الطاقة للأنبوب بالاعتماد على قوة الطرد المركزي. إضافة على ذلك تقدم الدراسة قيم لمعامل كفاءة الأنبوب على التبريد عند استعمال منفذ الهواء البارد وعلى التدفئة عند استعمال منفذ الهواء الساخن.

Arabic Comments

كلمات البحث: الضغط الداخل، طول الأنبوب، قطر الأنبوب، الزاوية الداخلية لأنبوب، الاختناق، الدوره الثانوية، نموذج لأنبوب الدوامة، معامل الأداء.

Download
COinS