TRASMISSIONE DEL CALORE IN VUOTO E AD ALTE TEMPERATURE

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1 GRUPPO G : TRASMISSIONE DEL CALORE IN VUOTO E AD ALTE TEMPERATURE Francesco Zamprogno Riccardo Frezza Lucia Montanari 02/07/2013

2 IL PROGETTO SPES Exp. Hall 3 ALPI building Cyclotron RIB target stations 02/07/2013

3 FRONT END

4 Il progetto SPES SPES (Selective Production of Exotic Species) FASCIO DI PROTONI Target Sorgente di Ionizzazione Elettrodo estrattore FASCIO RADIOATTIVO Elettrodo estrattore Sorgente di Ionizzazione riscaldatore IONE + linea di trasferimento FASCIO RADIOATTIVO FASCIO DI PROTONI Corrente di linea (I Line) target Camera di contenimento (p = 10 6 mbar)

5 CALORE E TEMPERATURA TEMPERATURA Indice dell energia cinetica media delle molecole del corpo CALORE il calore è il trasferimento di energia termica tra un sistema e un altro dovuto a una differenza di temperatura

6 COME SI TRASMETTE IL CALORE? CONDUZIONE è la cessione di energia cinetica da parte di molecole da zone ad alta a zone di bassa temperatura. Avviene per contatto. CONVEZIONE è il trasporto del calore che avviene in presenza di movimento relativo di particelle del fluido.

7 COME SI TRASMETTE IL CALORE? IRRAGGIAMENTO Legenda: q = potenza irradiata σ = costante di Stefan-Boltzman S = Area T = temperatura ε = emissività [compresa tra 0 e 1] È il trasferimento di energia tra due corpi a mezzo di onde elettromagnetiche. DESCRITTA DALLA RELAZIONE INDIVIDUATA DA STEFAN- BOLTZMAN Per un corpo nero q = σ S T 4 Per un corpo qualsiasi q = σ S ε T 4

8 COS È UN CORPO NERO? Un corpo nero è un oggetto che assorbe tutta la radiazione elettromagnetica incidente. Non riflette né trasmette alcuna energia. 02/07/2013

9 STRUMENTI UTILIZZATI Pirometro a due colori strumento adeguato alla misurazione di alte temperature. Ottiene la misura dalle onde elettromagnetiche emanate dal corpo radiante in due lunghezze d onda.

10 FEM: Finite Element Method Il metodo degli elementi finiti è un metodo numerico che ci permette di simulare il comportamento fisico dell oggetto di studio. Il volume di tale oggetto viene suddiviso in tanti piccoli volumi chiamati elementi (mesh). Ai nodi della mesh vengono risolte le equazioni associate alla trasmissione del calore.

11 RISCALDATORE TEMPERATURE SPERIMENTALI DEL RISCALDATORE TEMPERATURA [ C] CORRENTE [A] PUNTO 1 PUNTO 2 PUNTO 3 <data/ora>

12 RISCALDATORE CONFRONTO DATI TEMPERATURA DEL RISCALDATORE TEMPERATURA [ C] DATI SPERIMENTALI DATI ANALITICI DATI FEM CORRENTE [A] 1800 CONFRONTO TEMPERATURE NEL PUNTO PIÙ CALDO 1700 TEMPERATURA [ C] CORRENTE [A]

13 SORGENTE PUNTI DI MISURA

14 SORGENTE Temperatura ( C) TEMPERATURA DELLA SORGENTE Punti misurati 150 A 200 A 250 A 300 A 350 A Temperatura ( C) TEMPERATURA DELLA SORGENTE Punti misurati 150 A 200 A 250 A 300 A 350 A

15 SPERIMENTALE E FEM A CONFRONTO 300 A FEM 300 A sperimentali TEMPERATURA [ C] PUNTI MISURATI TEMPERATURA [ C] PUNTI MISURATI <data/ora>

16 SORGENTE Potenziale [v] 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 TENSIONE DISSIPATA NEI CAVI Corrente [A] Vmisurato Valimentatore vfem Temperatura ( C) CONFRONTO DATI ANALITICI E SPERIMENTALI NEL PUNTO PIU' CALDO 2500, , ,00 dati sperimentali punto ,00 dati analitici punto 3 500,00 0, A 200 A 250 A 300 A 350 A Corrente [A]

17 OVEN 2000 CONFRONTO TEMP. SPERIMENTALI E FEM Temperatura [ C] Temperature sperimentali Temperature FEM Distanza [cm]

18 TERMOCAMERA Particolare telecamera sensibile alle radiazioni infrarosse, capace ottenere immagini termografiche. Marcatore di emissività nota (0,93)

19 MARCATORI Ogni oggetto è caratterizzato dalla capacità di emettere e riflettere energia termica in relazione alla propria temperatura. emissività + riflessione = 1 I marcatori ad emissività nota sono la soluzione al problema della eccessiva riflessione. Al momento della ripresa tramite la termocamera, solamente il colore assunto dal marcatore indicherà la reale temperatura dell oggetto.

20 TERMOCAMERA I = 200 A Y I = 250 A I = 300 A X Sistema di riferimento centrato nel centro della camera I = 350 A

21 TEMPERATURE RILEVATE DALLA TERMOCAMERA I = 350 A I = 300 A I = 250 A I = 200 A I = 150 A

22 I = 250 A I = 300 A I = 350 A TEMPERATURA[ C] , , , ,5 PUNTI MISURATI Corrente [A]

23 GRAZIE PER L ATTENZIONE