- FLUIDI DILATANTI, nei quali la tensione, cioè la forza da applicare per far muovere il fluido, aumenta con l'aumento della velocità. Alcuni esempi sono amidi e grassi per produzione alimentare.
Bozzarelli Daniela – matr. 132677 – Lezione del 21/12/00 – ora 14:30-16:30
Domenichini Laura – matr. 133981 – Lezione del 21/12/00 – ora 14:30-16:30
FLUIDODINAMICA
La FLUIDODINAMICA è quella scienza, facente parte della meccanica, che studia il comportamento dei fluidi all'interno e all'esterno dei condotti.
I FLUIDI si dividono in due categorie:
Gli aeriformi a loro volta si claffificano in:
I liquidi non hanno forma propria (assumono, cioè, la forma del contenitore nel quale sono contenuti) , ma possiedono un volume proprio (sono, cioè, difficilmente comprimibili).
Anche gli aeriformi non possiedono forma propria ma, a differenza dei liquidi, non hanno nemmeno volume proprio (hanno, quindi, comprimibilità più elevata). Inoltre sono caratterizzati da bassa densità.
Come già detto, la fluidodinanica studia il moto dei fluidi all'interno di condotti chiusi (canali, tubi, etc.). Quando un fluido scorre in uno di questi condotti, le particelle sono soggette ad un ATTRITO VISCOSO.
La VISCOSITA' è una caratteristica fondamentale, rappresenta la difficoltà che ha uno strato a scorrere su un altro strato.
Nimericamente questa caratteristica è espressa dal COEFFICIENTE DI VISCOSITA': m. È definito da questa espressione:
m = [N] / [m²] x [sec] = [Pa x sec]
Un'altra unità di misura utilizzata per la viscosità è il POISE:
1 Pa x sec = 10 Poise
Per determinare questa grandezza sono usati i viscosimetri. La viscosità influenza lo scorrimento di due strati, e quindi anche la velocità. Grazie a questi strumenti si osserva come varia la viscosità a seconda delle variazioni di velocità.
Si ottiene così questa classificazione:
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Eqazioni impiegate nello studio dei fluidi
Nello studio dei fluidi si considera il TUBO DI FLUSSO, nel quale, idealmente, scorre il fluido considerato. Di questo tubo si conoscono le aree delle due sezioni S' e S² . Il moto del fluido all'interno si suppone parallelo alle pareti del tubo, e non sono previste fuoriuscite.
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Per ipotesi si suppone che il fluido abbia REGIME STAZIONARIO, che, cioè, al variare del tempo non subiscano variazioni le caratteristiche del fluido stesso. Se la velocità non varia, vuol dire che non ci sono accumuli di fluido all'interno del tubo. Inoltre si considerano FLUIDI IDEALI , cioè incomprimibili. In caso contrario potrebbero verificarsi variaszione di velocità o di altre caratteristiche. |
Un' equazione fondamentale della fluidodinamica è quella di Bernoulli:
| (W2²-W1²) / 2 | + | g (z2-z1) | + | (p2-p1) / r+ R | = | -l |
E. Cinetica |
E. Potenziale |
Fenomeni dissipativi |
Lavoro pecifico scambiato |
Le grandezze in gioco sono:
Il primo termine è proporzionale all'energia cinetica, il secondo all'energia potenziale, e il resto rappresenta le perdite del circuito, o meglio, i fenomeni dissipativi.
Si possono considerara diversi casi che semplificano l'equazione di Bernoulli.
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1. In questo caso le due altezze di ingresso e di uscita sono identiche. Viene così a mancare nell'equazione il secondo termine. Anche le due pressioni sono uguali in quanto il fluido è soggetto in entrambi i casi alla pressione atmosferica. Sparisce così anche ilterzo termine. |
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2. La velocità d'ingresso in questo caso è nulla, così come il lavoro specifico scambiato e la resistenza (se il fluido è ideale). Anche qui vale il discorso fatto nel caso precedente per quanto riguarda le pressioni. |
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3. In questo caso serve lavoro, attuato da una pompa, per portare il fluido dal basso verso l'alto. Negli altri casi precedenti era presente moto spontaneo. |
Se un fluido scorre in un tubo può farlo secondo due modalità:
Ciò che scientificamente può farci capire quale regime caratterizza il nostro fluido è il NUMERO DI REYNOLDS: Re. E' una grandezza scalare definita da questa espressione:
Re = (r W D) / m
Le grandezze in gioco sono:
Come si può ben vedere Re è direttamente proporzionale a W, r, D; al contrario se m aumenta, Re diminuisce. I valori di riferimento sono i seguenti:
(nell'itervallo tra i due valori di riferimento si trovano situazioni ambigue, non definbibili.)
Il numero di Reynolds può essere utile per la progettazione di serpentine per il raffreddamento dell'acqua. Infatti se un fluido possiede un regime turbolento perde più in fretta calore rispetto a un altro fluido a regime laminare.
Si cerca quindi di ottenere condizioni tali da avere un Re>4100 per avere serpentine più brevi ottenendo però lo stesso calo di temperatura.