L.11 Flashcards
CONVENSIONE
Scambio termico tra un solido ed un fluido in movimento che ne lambisce la superficie.
È quindi vincolato al trasporto di materia per effetto delle forze che agiscono sul fluido e che si generano per variazioni di temperatura (convenzione naturale) e a causa di forzanti meccaniche esterne (convenzione forzata).
Trasporto di massa = Trasporto di calore
Quando il moto del fluido è una diretta conseguenza del trasferimento di calore, la convezione si dice NATURALE.
Quando il moto del fluido deriva da cause diverse dal
trasferimento di calore, la convezione si dice FORZATA.
LEGGE DI NEWTON PER IL RAFFREDDAMENTO
Nonostante la complessità del meccanismo, la potenza termica trasmessa per convezione, proporzionale alla differenza di temperatura, si può esprimere con questa legge:
𝑸ሶ𝒄𝒐𝒏𝒗 = 𝒉 𝑨𝒔𝒑𝒇 (𝑻𝒔𝒑𝒇 − 𝑻∞)
Coefficiente di convezione (h):
Potenza termica scambiata tra una superficie solida e un
fluido per unità di area superficiale e per unità di differenza di temperatura.
Il coefficiente di scambio termico convettivo h dipende da
molte variabili ed è perciò molto complesso da determinare.
TEOREMA DI BUCKINGHAM
Il metodo è basato sul teorema di Buckingham il quale dice che:
1) Ogni legge fisica può essere espressa per mezzo di una relazione fra parametri adimensionali.
2) Il numero n di questi parametri è pari alla differenza tra il numero di grandezze fisiche indipendenti p da cui dipende il fenomeno, meno il numero f di grandezze fisiche fondamentali necessarie per definire il sistema di unità fisiche adottato:
n = (p – f)
quindi nel nostro caso Il numero di parametri è p=9,
Il numero delle grandezze fondamentali necessarie per definire il sistema di unità fisico è f=5 (lunghezza, massa, tempo, temperatura e quantità di calore), quindi:
n = 9 – 5 = 4
NUMERI NOTEVOLI
Numero di Nusselt
Numero di Reynolds
Numero di Prandtl
Numero di Grashof
NUMERO DI NUSSELT
Il numero di Nusselt rappresenta l’incremento della
potenza termica trasmessa per convezione attraverso
uno strato di fluido rispetto a quella trasmessa per
conduzione attraverso lo stesso strato.
VISCOSITA’
Misura l’aderenza interna del fluido, cioè la forza di
attrito che si sviluppa tra due strati di fluido che si
muovono relativamente l’uno rispetto all’altro. Nella
realtà non esistono fluidi con viscosità pari a 0.
REGIONI DI MOTO VISCOSO: flussi in cui gli effetti viscosi sono significativi
REGIONI DI MOTO NON VISCOSO: flussi in cui le forze viscose sono trascurabili, rispetto alle forze d’inerzia o alla pressione.
COMPRIMIBILITA’
Misura la capacità di un fluido di diminuire il proprio
volume quando viene sottoposto a una pressione esterna.
FLUSSO COMPRIMIBILE: il grado di variazione della densità durante il moto è significativo;
FLUSSO INCOMPRIMIBILE: moto di un fluido in cui la densità resta ovunque quasi costante, ovvero il volume di ciascuna porzione di fluido rimane costante lungo il moto.
FLUSSO (tre tipi)
FLUSSO LAMINARE : Moto di un fluido caratterizzato da strati regolari (ordinato). Esso è di solito associato a fluidi caratterizzati da viscosità elevate.
FLUSSO TRANSITORIO : Moto di un fluido sia laminare che turbolento.
FLUSSO TURBOLENTO : Moto di un fluido caotico, caratterizzato da fluttuazioni della velocità (disordinato). Esso è di solito associato a velocità elevate del fluido.
MOTO DEI FLUIDI
MOTO STAZIONARIO : Anche detto variabile. In un certo punto c’è variazione con il tempo.
MOTO TRANSITORIO : Termine utilizzato per descrivere flussi in sviluppo.
MOTO PERIODICO : Moto non stazionario in cui il flusso oscilla attorno ad un valore medio stazionario.
MOTO NON STAZIONARIO :In un certo punto non c’è
variazione con il tempo.
MOTO UNIFORME : In un certo punto non c’è variazione con la posizione.
MOTO MONODIMENSIONALE : Se la velocità del campo di moto varia in una dimensione.
MOTO BI-DIMENSIONALE :Se la velocità del campo di
moto varia in due dimensioni.
MOTO TRIDIMENSIONALE :Se la velocità del campo di
moto varia in tre dimensioni.
LO STRATO LIMITE DI VELOCITA’
Strato limite di velocità o strato limite fluido dinamico o strato limite meccanico : lo spessore dello strato limite δv è convenzionalmente individuato dal seguente valore di velocità: 𝒖 = 𝟎. 𝟗𝟗 𝒖∞
SFORZO DI TAGLIO
Forza d’attrito per unità di area che si viene a creare tra uno strato di fluido più veloce che cerca di trascinare quello più lento adiacente.
Lo sforzo di taglio è proporzionale al gradiente di velocità, dove la costante di proporzionalità è la viscosità dinamica.
FLUIDI NEWTONIANI
VISCOSITA’ CINEMATICA
Definita come il rapporto tra la viscosità dinamica e la densità.
La viscosità di un fluido è una misura della sua resistenza alla deformazione ed è fortemente dipendente dalla temperatura.
NUMERO DI REYNOLDS
Il Numero di Reynolds rappresenta il rapporto tra le
forze di inerzia e quelle viscose e, per questo, segna il “confine” tra il moto laminare e quello turbolento (a meno del regime di transizione).
RE critico : È il numero di Reynolds in corrispondenza del quale il moto diventa turbolento.
LO STRATO LIMITE TERMICO
Strato limite termico: lo spessore dello strato limite δt è
convenzionalmente individuato dal verificarsi della condizione:
𝑻𝒑 − 𝑻𝒇 = 𝟎. 𝟗𝟗(𝑻𝒑 − 𝑻∞)
NUMERO DI PRANDTL
Il Numero di Prandtl può essere considerato come il rapporto tra la viscosità cinematica e la diffusività termica del fluido. Esso rappresenta cioè un rapporto fra grandezze fisiche che rappresentano la capacità del corpo di diffondere quantità di moto e di trasmettere calore.
