Обсуждение:Вихревой эффект

КПД

Откуда взято утверждение о КПД устройства? Оно ссылается на статью, имеющую, мягко говоря, дискуссионный характер. В статье самого Хилша (Rev. Sci. Instrum. 18, 108 (1947)) на стр 112 показано, что эффективность трубы всегда меньше, чем эффективность газовой турбины, работающей от такого же потока газа. Также см. Таблицу 1 там же. Предлагаю убрать сомнительное утверждение о КПД, добавить ссылку на работу Хилша. Havoc theory 20:03, 21 июля 2010 (UTC)

Из указанной статьи, собственно, и взято. Правьте смело, если ваш источник более авторитетен в данном вопросе. Если оригинальная работа свободно доступна в интернете либо имеет DOI, не могли бы вы дать ссылку или номер? Но можете ли вы указать на ошибку в данной фразе? `a5b 22:45, 21 июля 2010 (UTC)

Энергия, затраченная на привод компрессора сжатого воздуха значительно меньше, чем энергия, заключенная в произведении теплоёмкости на перепад температур между горячим и холодным воздухом, отнесенные к единицы массы воздуха.

Загадочные тезисы

На настоящий момент (19 апреля 2019г) в википедийной статье выдвинуты 2 тезиса.
1) Невнятно сформулированный тезис о том, что якобы в "однонаправленной трубке" (ввод газа с одного конца, а отбор и горячего, и холодного газа с противоположного конца) никакого эффекта Ранка-Хилша не получится.
2) Тезис о том, что направление вращения газа меняется по радиусу.

Вот докторская диссертация 2012г Yupeng Xue, Австралия, университет Аделаиды.
https://digital.library.adelaide.edu.au/dspace/bitstream/2440/82139/8/02whole.pdf
Yupeng Xue подробно рассказывает о исследованиях, выполненных до него, а также приводит данные, намернные им самим.
Результаты.
1) Однонапавленная трубка чуть-чуть проигывает по эффективности трубке "с разворотом потока", но тоже работает.
2) Приведены картинки распределения скоростей, намерянные Yupeng'ом. Все, конечно же, вращается в одну и ту же сторону.
В билиографии Yupeng упоминает самые экзотические установки с совершенно фантастическими геометриями, но Yupeng никогда не слышал, чтобы на каком-то радиусе поток сумел закрутиться в обратную сторону.
В википедийной статье приведена ссылка на книгу Меркулова (1969г). Меркулов, также, приводит картинки скоростей (от радиуса) в разных сечениях трубы. Ничего даже близко похожего на "обратное вращение" у Меркулова также не набюдается.
Да и не может там быть никакого "обратного вращения", подобное противоречит закону сохранения момента импульса.

Откуда, на основании чего, возникли тезисы 1 и 2?

biglebowsky.livejournal.com

Физика

Вот, моё старое объяснение удалили, вместе с упоминанием эффекта тепловой рекуперации. Если оно в чём-то неправильно, требую конструктивных комментариев. Нынешнее объяснение содержит много умных слов и мало понятно даже для специалистов. Пожалуйста, упростите так, чтобы школьнику было понятно.

Так, вкратце моё качественное объяснение:

1. Горячий выход расположен на периферии. Втекающему газу проще до него добраться, чем до холодного выхода, так как не нужно преодолевать центробежную силу, поэтому туда устремляется значительный расход газа. Этот поток благодаря трению захватывает дополнительный газ, формируя возвратное течение (от входа к горячему концу и потом обратно к холодному). 2. Охлаждение возникает благодаря адиабатическому расширению втекающего потока (тепловая энергия переходит в энергию вращения). Однако, такой расширенный поток непосредственно для охлаждения использован быть не может, так как при торможении о препятствие кинетическая энергия превратится обратно в тепло. 3. Нагрев вблизи горячего конца возникает благодаря торможению потока с диссипацией энергии вращения в тепло посредством трения. Трение имеет место как у стенок на пути газа к горячему концу, так и при центростремительном движении на горячем конце. Без трения сохранение момента импульса привело бы к ещё большему разгону и охлаждению при центростремительном движении у горячего конца, а не к торможению и нагреву. 4. Между горячим и холодным концами возникает эффект тепловой рекуперации (передача тепла от центрального нагретого потока к периферийному охлажденному), создающий условия для теплоизоляции горячего и холодного концов, несмотря на активный массообмен между ними. 5. Возвращающийся от нагретого конца центральный поток благодаря тепловой рекуперации остывает до температуры охлаждённого при расширении периферийного потока. Но при этом его энергия вращения существенно меньше, так как была потеряна у горячего конца. Поэтому при торможении о препятствие он уже не нагреется обратно, как газ у периферии. 6. Разделение температур подчинено закону сохранения энергии, охлаждение газа на холодном стоке сопровождается нагревом газа на горячем стоке. Суммарная энтропия истекающих потоков также выше энтропии входящего потока за счёт того, что трение приводит к росту энтропии и потере полного напора.

Конечно, точное количественное объяснение эффекта куда более сложно и до сих пор имеет пробелы.