Formal Lab Report OVT

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From: David Taylor Date: 1/31/08 Operations of a Vortex Tube Dear Ms. Loveland, We experimented with the vortex tube apparatus in order to determine what  pressures to use for the most refrigeration and to experiment with the first and second  laws of thermodynamics.  We also dealt with the reversible adiabatic expansion in this  lab.   We recorded temperatures of the apparatus at five different locations with three  different inlet pressures.  At each inlet pressure, eight different mass flow rate ratios  were used to determine the effects pressure and mass flow rate ratio has on the  process. Our findings were that at higher pressures, the refrigeration was also greater.  We found this by applying equation (3) to our data.  Our graphs and data both show  this.  The cause of the greater amount of refrigeration with higher pressures is due to  the fact that in the vortex tube, the layers of air (outer and inner) are separated by the  angular momentum.  At higher pressures, the angular momentum is greater therefore; 
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more work can be done on the outer layer, resulting in more heat loss in the inner layer,  thus more refrigeration. Also, we found that the processes in the experiment were more related to the  reversible adiabatic expansion theory rather than the Joule-Thompson expansion  theory.   We concluded this because with the reversible adiabatic expansion, ΔS is  zero, while the Joule-Thompson has ΔH equal to zero.  With no change in entropy, the  second law of thermodynamics can also be easily applied.
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Operations of a Vortex  Tube
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By David Taylor ChE 325 1/31/08 Introduction and Background The Operations of a Vortex Tube experiment was performed to relate the  functions of a vortex tube to some thermodynamic properties.  Also, this experiment 
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investigates the effect different pressures have on cooling.  One of those functions is  refrigeration.     While the most common refrigeration option is the vapor-compression  cycle, the vortex tube offers an alternative.  The vortex tube is unique because it has no  moving parts, but it still produces cooling by a continuous expansion of a compressed  gas.     When the compressed gas is fed into the tube through nozzles at the narrow  end, the expanding gas forms a vortex at extremely high velocities and forms a vortex  with a cold center and hot outer layer.  The cold gas leaves through the top of the tube  and the hot gas leaves through the bottom of the tube. Because of viscous dissipation, the vortex that forms has essentially constant 
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