Tűztornádó

A minap Zsíros László Róbert blogján a Szertáron egy igen érdekes kísérlet lett bemutatva Tűztornádó címen. Ott elhangzott, hogy a jelenség részletes magyarázata még nem teljes, azaz egészen pontosan nem lehet tudni, hogy mitől is alakul ki a címben említett tűztornádó. Mivel maga a kísérlet nagyon egyszerű ám a magyarázata kívánni valót hagy maga után, ezért kaptam az alkalmon és előállok a saját fejtegetésemmel. De mindenek előtt lássuk a bemutatót.

Ahhoz, hogy megértsük a miérteket egy-két apróságot észre kell vegyünk.

– Először is az edény az óramutató járásával azonos irányban lett megforgatva.

– Másodszor, a felemelkedő tornádó forgása balmenetes.

– Harmadszor, a hozzászólásokban valaki megjegyezte, hogy az apróbb lyukú edényekkel magasabbra emelkedik a láng, mint a ritka rácsozatúakkal.

Ha ezt a három dolgot szem előtt tartjuk, akkor a jelenség ésszerű magyarázata már a kezünkben van. Kezdjük a harmadik dologgal, az apró lyukú edénnyel. Ennek azért van jelentősége, mert az edény falvastagságának és lyukátmérőnek az aránya itt a legnagyobb. Ez azért fontos, mert az edény forgása közben annak külső és belső felülete különböző kerületi sebességgel halad, minek következménye, a Bernoulli törvény értelmében, egy nyomáskülönbség kialakulása. Mivel a külső felület gyorsabban halad ezért itt a levegő nyomása kisebb lesz, mint belül és az apró lyukacskákon egy szívó hatás jelenik meg, ami az edény belsejéből kifele szívja a levegőt. Tehát a forgó edény turbinaként fog viselkedni, ami felül szívja be a levegőt és körkörösen bocsájtja ki.

Következő lépésben az első és második pont jelentőségét egyszerre vizsgáljuk meg. Mivel az edény az óramutató járásával azonos irányba forog és felül szívó erőt fejt ki, ezért a fentről bekerülő levegő jobbmenetes irányba fog alászállni. Viszont mikor az edény aljára ér, akkor megőrzi a forgásirányát, de az égés hatására a lángoszlopban emelkedni kezd és emiatt balmenetesen halad az edény teteje felé. Tehát a forgásirány nem, csak függőleges mozgás iránya fog megváltozni.

Talán egyetlen kérdés nem teljesen tiszta még. Mi okozza a lángoszlop megnyúlását? Erre azt a magyarázatot tudnám adni, hogy a turbinahatás több levegőt szállít az edény aljára, mint azt tenné a lángoszlop által létrehozott termikus áramlás. Akár milyen gyenge is ez a levegő többlet, arra elég, hogy felszítsa a lángot.

Az alábbiakban néhány ábrával próbálom meg illusztrálni az elgondolásomat.

A forgásmentes állapotban egyedül a lángoszlop által keltett hőhatás hozza keringésbe a levegőt, ami az edény belső fala mentén és a lyukakon keresztül is az égéstér felé áramlik.

Amikor az edény forgásban van, akkor a Bernoulli-törvény értelmében az edény külső részén lecsökken a nyomás, a nagyobb kerületi sebesség hatására és a kis lyukacskákon kifelé kezd áramlani a levegő, ami megnöveli az edény tetején beáramló levegő mennyiségét. Ez a turbina-hatás.

Mindez felül nézetből és a lángoszlop balmenetes áramlásának magyarázata. A kékkel jelzett hideg levegő lefelé áramlik tehát a monitor síkjától „befelé” távolodik, az emelkedő pirossal jelzet meleg levegő ezzel szemben a monitor síkjához közeledik (kijön).

És egy utolsó kép arról, hogy miért nem a sokak által emlegetett turbulencia okozza a lángoszlop forgását. Ha az edényben jelentős turbulenciák lennének és a levegő nem körkörös mozgást végezne, akkor az egyes turbulens tölcsérek a lángoszlopot a saját mozgásuknak megfelelően, vagyis az óramutató járásával ellentétesen irányítanák, így egy jobbmenetes lángnyelvünk lenne. Természetesen ez nem jelenti a lyukak méretével összemérhető mikro-turbulenciák jelenlétét.

~ Szerző: helikon7 - 2010 július 12.

Egy hozzászólás to “Tűztornádó”

  1. na végülis mi az eredmény? megcsináltad a gondolat kísérleted,amivel ki lehet mérni?

Vélemény, hozzászólás?

Adatok megadása vagy bejelentkezés valamelyik ikonnal:

WordPress.com Logo

Hozzászólhat a WordPress.com felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Twitter kép

Hozzászólhat a Twitter felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Facebook kép

Hozzászólhat a Facebook felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Google+ kép

Hozzászólhat a Google+ felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Kapcsolódás: %s

 
%d blogger ezt kedveli: