Fisica Tecnica - convezione forzata interna, mista e irraggiamento

Convezione

Forzata

Interna

Prendiamo ora due un sistema non confinato. Come il moto di un fluido su un’ala piana in cui lo strato limite di velocità è libero di evolversi e un sistema confinato in cui lo strato limite di velocità evolve inizialmente ma ad un certo punto incontra un ostacolo come la parete o, più spesso, un altro strato limite di velocità che si sviluppa da una parete contrapposta e da quel punto in poi dato che lo strato limite non evolverà più il regime di moto si manterrà costante.

Visto che lo sviluppo dello strato limite di velocità non è infinito in un sistema confinato, allora questo significa che il Re non cresce infinitamente ma si manterrà anch’esso costante. Ricordiamo che il numero di Reynolds è legato allo sviluppo dello strato limite di velocità.

Nel caso semplice del moto di un fluido in un condotto Re rimane il valore:

^v_m·D

Re = ─────

_ν

Numero di Reynolds per condotto circolare

• D = diametro del condotto
• v_m = velocità media del fluido

Nel moto di un fluido in un condotto per descrivere l’evoluzione dello strato limite devo scegliere una grandezza geometrica adeguata ovvero confrontabile con lo sviluppo dello strato limite. Lo strato limite è riferito al diametro del condotto. Quindi lo spessore che lo strato limite può assumere è proporzionale al diametro del condotto, quindi è naturale scegliere come lunghezza caratteristica il diametro del condotto.

LAMINARE

TRANSIZIONE

TURBOLENTO

Nell' abaco di Moody, nella regione laminare, la legge che lega f o Re ha un andamento lineare. Un retta è un'iperbole solo che in scala logaritmica assume la forma di una retta, i punti, ciòchè il moto è laminare, lo lamina più esterna ingloba completamente lo superficie delle pareti del condotto.

Non si sa come succede il passaggio dal laminare a transizione. Dalla rezone di transizione alla rezone di turbolenza ci si muove secondo la legge f = ⁶⁴/_Re che, nella regione turbolenta definiamo un fascio di curve ottenute secondo la rugosità relativa crescente. Di questo fascio le curve. Quello inferiore rappresenta la curva dei tubi lisci (f = ^0.184 Re^-0.2).

Nei calcoli le PERDITE DI CARICO o le CADUTE DI PRESSIONE, primo dovuto determinare l'attrverso la reazione che lega le cadute di pressione di fluido in un condotto e l'energia cinetica del fluido, calcolare ΔP:

Mettendo a sistema con il 1^o principio:

ΔT_u = T_s - (T_s - T_t0) e

hA =

(q/m_cp)

q̇ = m_cp(T_u - T_o)

q̇ = h ⋅ A ⋅ ΔT_m.e.

ovvero, ΔT_m.e. prende il nome di DIFFERENZA DI TEMPERATURA

LOGARITMICA ed è pari a:

ΔT_m.e. =

(ΔT_u - ΔT_t0)

(T_s - T_u) - (T_s - T_o)

L'IRRAGGIAMENTO

Nel grafico En_?e (N.T.) definisce un fascio di curve e "mastrada" (ovvero una dentro l'altro) al valore della temperatura e delle lunghezze d'onda (LEGGE DI DISTRIBUZIONE DI PLANCK)

Ad una temperatura fissata il potere emissivo globale del corpo nero non è altro che l'area sotto della curva di distribuzione di Planck e sarà fissata temperature (LEGGE DI STEFAN-BOLTZMANN)

La legge di Wien è rappresentata graficamente dalla retta (in realtà è un’ipérbole ma visto che siamo in scala logaritmica assume la forma di una retta) che congiunge i punti di max dalle curve di distribuzione di Planck (LEGGE DI WIEN)

FATTORE DI VISTA (O DI FORMA)

Nell'analisi dello scambio termico radiativo, assumono un'importanza fondamentale le geometrie delle superfici e le loro disposizioni reciproche. Si definisce fattore di vista F_ij del corpo j con il corpo i la frazione della potenza termica emessa dal corpo (nero) i della temperatura T_i che raggiunge il corpo j. F_ij è frazione della potenza termica totale emessa dal corpo i:

Definiamo anche il fattore di vista F_ji.

Ci accorgiamo che esiste una reciprocità: tra come un corpo j vede un corpo i e viceversa, come un corpo i vede un corpo j. Definiamo la relazione di reciprocità:

A_iF_ij = A_jF_ji

Il prodotto dei fattori di vista per le rispettive aree si mantiene uguale. Nota uno dei 2 fattori di vista, con questa relazione posso determinare l'altro fattore di vista moltiplicando semplicemente per il rapporto tra le aree:

• Superficie piana
• Superficie convessa
• Superficie concava

Domanda d'Esame:

"Rappresentare lo schema elettrico equivalente dello scambio termico radiativo tra 3 superfici opache e l'espressione analitica del flusso termico scambiato da ogni superficie"

Risposta:

_{E_1, A_1, T_1 E_2, A_2, T_2 E_3, A_3, T_3}

Q̇_12 = Q̇_2 = Q̇_12

Q̇_12 = (E̅_M1 - E̅_M2) ¹/_{A_1 E₁ + 1/A_1 F_12 + 1/A_2 E₂}

Q̇_1 = ^{E̅_M1 - E̅_1} / _{R_1} = ^{J_1 - J_2} / _{R_12} + ^{J_1 - J_3} / _{R_13}

Q̇_2 = ^{E̅_M2 - J_2} / _{R_12} = ^{J_2 - J_1} / _{R_12} + ^{J_2 - J_3} / _{R_23}

Q̇_3 = ^{E̅_M3 - J_3} / _{R_13} = ^{J_3 - J_1} / _{R_13} + ^{J_3 - J_2} / _{R_23}

R_3 = ^{1 - E_3} / _{A_3 E_3}