La misura di FLUSSO. Corso di MMT per MBIR SAPIENZA Università di Roma A.A

Documenti analoghi
IDRAULICA STUDIA I FLUIDI, IL LORO EQUILIBRIO E IL LORO MOVIMENTO

Sensori di portata. A strozzamento (Obstruction meters) A sezione variabile (variable-area-flowmeters o rotameters ) A vortice (Vortex meters)

Dinamica dei Fluidi. Moto stazionario

Dipartimento di Fisica a.a. 2004/2005 Fisica Medica 2 Ultrasuoni 7/3/2005

INTRODUZIONE 11 INDICAZIONI PER I PARTECIPANTI AI CORSI ALPHA TEST 19

Densita. FLUIDI : liquidi o gas. macroscop.:

15/04/2014. Serway, Jewett Principi di Fisica IV Ed. Capitolo 15

PER ESERCITARSI Parte 2. Esercizi su Corpo rigido, variabili angolari, momenti, fluidi, termodinamica

IL MONITORAGGIO IDROLOGICO, SOLUZIONI TECNICHE PER STAZIONI FISSE DI MISURA

Protezione Civile - Regione Friuli Venezia Giulia. Protezione Civile - Regione Friuli Venezia Giulia

Meccanica dei fluidi, dove e cosa studiare

Corso di Idraulica Agraria ed Impianti Irrigui

Indice. Fisica: una introduzione. Il moto in due dimensioni. Moto rettilineo. Le leggi del moto di Newton

INDICE XIII. Ringraziamenti dell Editore. Presentazione dell edizione italiana. Prefazione all edizione americana. Guida alla lettura

Corso di Componenti e Impianti Termotecnici RETI DI DISTRIBUZIONE PERDITE DI CARICO CONTINUE

Conoscenze FISICA LES CLASSE TERZA SAPERI MINIMI

A GOMEN E TI T I DEL E L L A L A LE L Z E I Z O I NE

Elettromagnetismo Formulazione differenziale

Illustrazione 1: Sviluppo dello strato limite idrodinamico in un flusso laminare interno a un tubo circolare

MISURATORE DI PORTATA ELETTROMAGNETICO

Esperienza 1/3: viscosità. della glicerina. Laboratorio di Fisica 1 A. Baraldi, M. Riccò. Università di Parma. a.a. 2012/2013

Argomenti per esame orale di Fisica Generale (Elettromagnetismo) 9 CFU A.A. 2012/2013

Sensori di portata. A strozzamento (Obstruction meters) A sezione variabile (variable-area-flowmeters o rotameters ) A vortice (Vortex meters)

Meccanica dei fluidi. ! definizioni; ! statica dei fluidi (principio di Archimede); ! dinamica dei fluidi (teorema di Bernoulli).

Fluidi (FMLP: Cap. 11 Meccanica dei fluidi)

Le onde. Definizione e classificazione

Fisica Main Training Lorenzo Manganaro

MISURA DELLE FREQUENZE DI RISONANZA DI UN TUBO SONORO

Modulo 0 Richiami e introduzione alla catena di misura

Meccanica dei Fluidi: statica e dinamica

I D R O S T A T I C A

PROGRAMMA DI FISICA CLASSE III F a.s. 2014/2015

Laboratorio di Impianti Chimici

Studente... Matricola...

Chimica e Tecnologia Farmaceutiche Esercitazioni di Fisica a.a Emanuele Biolcati

Dinamica dei fluidi. Marina Cobal - Dipt.di Fisica - Universita' di Udine 1

METODI DI RAPPRESENTAZIONE DI UN SISTEMA

RPmagG2 Misura di portata ad induzione elettromagnetica

Università degli Studi di Pavia Facoltà di Medicina e Chirurgia

IPSSAR P. ARTUSI - Forlimpopoli (Fc) 1 ANNO MODULO: ACCOGLIENZA

Corso di MECCANICA DEL VOLO. Prof. F. Nicolosi. Corso di Meccanica del Volo - Mod. Prestazioni - Prof. F. Nicolosi

UNIVERSITA DI FIRENZE Facoltà di Ingegneria. Misure di portata

Unità Didattica n 1: Onde, oscillazioni e suono. Prerequisiti. Forze e moto. Moto circolare uniforme.

Fisica Generale II (prima parte)

FISICA E LABORATORIO INDIRIZZO C.A.T. CLASSE PRIMA. OBIETTIVI U. D. n 1.2: La rappresentazione di dati e fenomeni

L INDUZIONE ELETTROMAGNETICA. V Scientifico Prof.ssa Delfino M. G.

IDRAULICA II (1 e 2 modulo)

Statica dei fluidi & Termodinamica: I principio, gas perfetti e trasformazioni, calore

Fondamenti di idraulica stramazzi e idrometria

Problemi di Fisica per l ammissione alla Scuola Galileiana Problema 1

Programma del corso di Fisica a.a. 2013/14 Corso di Laurea Triennale in Scienze Biologiche

Corso di Idraulica ed Idrologia Forestale

Magnete in caduta in un tubo metallico

Prova Scritta di Elettricità e Magnetismo e di Elettromagnetismo A. A Febbraio 2008 (Proff. F.Lacava, C.Mariani, F.Ricci, D.

Quesiti dell Indirizzo Tecnologico

Corrente ele)rica. Cariche in movimento e legge di Ohm

1. Tre fili conduttori rettilinei, paralleli e giacenti sullo stesso piano, A, B e C, sono percorsi da correnti di intensità ia = 2 A,

Dall idrostatica alla idrodinamica. Fisica con Elementi di Matematica 1

Proprietà elettriche della materia

Problemi di Fisica per l ammissione alla Scuola Galileana Problema 1

( pi + σ ) nds = 0 (3)

Ingegneria dei Sistemi Elettrici_6f

Corso di Laurea in Ingegneria Civile e Ambientale

Test Esame di Fisica

L.Lanceri - Dinamica della barca in acqua e nel vento 1

Misuratori di portata Clamp-on a ultrasuoni

Misure e Tecniche Sperimentali - Alfredo Cigada

PIANO DI LAVORO DEL DOCENTE prof. DIMONOPOLI A.S. 2015/2016 CLASSE 4ALS MATERIA: FISICA

ESAME DI AERODINAMICA 11/02/2015

Peso della colonna di aria che ci sovrasta di altezza quindi pari all altezza dell atmosfera

Facoltà di Farmacia - Anno Accademico A 18 febbraio 2010 primo esonero

Prova scritta di Fisica Generale I Corso di studio in Astronomia 16 luglio 2013

Liceo Artistico R. Cottini Torino

Classificazione delle Navi. Corso di Architettura Navale Prof.Salvatore Miranda

ATTRITO VISCOSO NEI FLUIDI

Sala prova motori. Sommario

IL MOTO DEI FLUIDI. con applicazione al sistema circolatorio

PRESSIONE ATMOSFERICA

OLEODINAMICA, OLEOIDRAULICA, IDRAULICA. Tecnologia affine alla pneumatica caratterizzata dai seguenti elementi:

Misuratori di portata ad ultrasuoni Serie V700

(a) ;

CAPITOLATO SPECIALE D APPALTO TOTALE BASE D ASTA DEL CAPITOLATO: 9.620,00

Prima verifica A. v.limite o di sedimentazione : v sed = 2 9 gr2 d gl d pl

Legge di Stevino ( d.c.)

Bilancio di energia: il Primo Principio della Termodinamica. Termodinamica dell Ingegneria Chimica

EFFETTI FISIOLOGICI DELLA PRESSIONE IDROSTATICA

Cavo Carbonio. Sergio Rubio Carles Paul Albert Monte

Distribuzione di carica piana ed uniforme... 32

Soluzioni della prova scritta di Fisica Generale

Cap Fluidi

Classificazione delle onde

Formulario Elettromagnetismo

PROFILO IN USCITA PER IL PRIM0 ANNO FISICA Sezioni internazionale ad opzione Inglese (L,M,N,O,P,Q)

nelcasodigasoliquidi,chenonpossiedonoresistenzaelasticaagli dell onda che si propaga, per cui si parla di onde longitudinali;

Fondamenti di fisica

Cognome Nome Matricola

Dati numerici: f = 200 V, R 1 = R 3 = 100 Ω, R 2 = 500 Ω, C = 1 µf.

Esempi di esercizi per la preparazione al primo compito di esonero

Gli esperimenti condotti da Faraday hanno portato a stabilire l esistenza di una forza elettromotrice e quindi di una corrente indotta in un circuito

REGISTRO DELLE LEZIONI 2004/2005. Tipologia

Transcript:

La misura di FLUSSO Corso di MMT per MBIR SAPIENZA Università di Roma A.A. 2011-12

misure di portata sono basate sul principio di conservazione della massa No! No!

È nota!? Flusso laminare Flusso turbolento Nel caso di fluidi incompressibili (ρ=cost), occorre misurare in qualche modo il profilo delle velocità e ricavare la velocità media 𝑣 in modo da poter scrivere:

Per si adoperano i metodi deprimogeni : VENTURIMETRO

Si applica il TEOREMA Di BERNOULLI tra le sezioni S 1 ed S 2 Portata in volume: Portata in peso:

Le perdite (sempre presenti) sono portate in conto mediante un coefficiente di efflusso : in realtà C = C(Re) è tabellato ed è fornito dai costruttori! Se non si ha a disposizione la lunghezza necessaria ad un venturimetro si può impiegare un flussimetro a diaframma :

Stessa curva di graduazione del venturimetro ma con coefficiente di efflusso C = C(Re) assai minore a causa delle notevoli perdite di carico indotte (oltre il 40%)! ( N R = Re )

Una soluzione di compromesso è rappresentata dal boccaglio (perdite di carico al 20%):

Flussimetro a rotametro : Curva di graduazione basata sull equilibrio di forze 1) peso (in acqua) del galleggiante: 2) spinta del flusso: essendo tutte le grandezze che figurano nel termine a sinistra dell equazione costanti, risulta costante anche la differenza di pressione tra sotto e sopra il galleggiante!

Applicando ora il teorema di Bernoulli si ottiene: v della «sezione anulare» costante Se v è costante per ogni sezione anulare, ovvero per ogni quota del galleggiante, essendo al variare di Q deve necessariamente variare la sezione S Occorre costruire il tratto di tubo trasparente con forma troncoconica! Curva di graduazione: con S = A t (h) - A

Misuratori a flusso laminare : Sono progettati per «forzare» il flusso a rimanere laminare! Funzionano per fluidi con Re < 2000 Misurano portate anche molto piccole: da pochi cc/h ad alcune decine di m3/min Curva di graduazione di Hagen-Poiseuille: 𝜋𝐷 4 𝑄= 𝑝 128𝜇𝐿 Molto impiegati per misure di gas (medicali) in bassa pressione e regime non stazionario! PRO: graduazione lineare tra Q e Δp, poco sensibili ai disturbi, flussi bidirezioanali CONTRO: Δp considerevoli, si ostruiscono se il gas non è pulito

Flussimetri elettromeccanici a turbina: Nell ipotesi di assenza di attrito e di inerzia, in ogni tempuscolo dt il fluido va da (a) a (b) mentre la paletta va da (c) a (b). Vale quindi la semplice relazione: 𝑟𝜔 𝑑𝑡 = 𝑡𝑔𝛽 𝑣 𝑑𝑡 Q=S 𝑣 =𝑆 𝑟𝜔 𝑡𝑔𝛽

Il fattore K del misuratore volumetrico ideale (num. impulsi /litro), dovrebbe essere una costante. Nella realtà, soprattutto per basse portate, la velocità di rotazione della turbina è influenzata dalla viscosità del fluido elaborato (densità e temperatura). Esistono strumenti «intelligenti» (asserviti da microprocessore) che riescono a «compensare» tale variazione (span turndown), limitatamente però ai fluidi per i quali è stata effettuata la taratura dello strumento Specifications: Span: 50 cc/min 150 m 3 /min (liqidi) 300 cc/min 450 m 3 /min (gas) non-linearity error = 0,1 % Δp max = 200-700 hpa 1 order measuring system (τ = 10 ms)

Flussimetri elettromagnetici: Basati sul principio dell induzione elettromagnetica: e = Blv B campo induzione magnetica [Wb/m 2 ] l conduttore mobile [m] v velocità del conduttore [m/s] In un fluido conduttore che attraversa un campo magnetico si crea una separazione degli ioni nel tubo di flusso che genera una distribuzione di potenziale; essa è massima agli estremi del diametro del tubo di flusso: BD p v Negli strumenti reali, la zona di applicazione del campo magnetico B è limitata ed il potenziale agli estremi del diametro è minore (il fluido non esposto al campo B tende a cortocircuitare il potenziale creatosi sotto il campo B)

Il tubo del flussimetro nella zona di misura è di materiale NON magnetico per non distorcere le linee del campo B e NON conduttore per non cortocircuitare il segnale elettrico e! Se l estensione del campo B è almeno 3 diametri D p, l effetto di cortocircuito laterale al centro del campo B è ridotto; ivi si effettua la misura del potenziale mediante 2 elettrodi

La ddp e = Blv provoca una piccola corrente i tra gli elettrodi che passa sul percorso di conduzione interno al fluido di resistenza R -> e = R i R può essere stimata pari a 1/σd (σ conducibilità del fluido: 200 μs/cm per acqua; d diametro del tubo: per es. 1 cm; quindi R = 5000 Ω) e deve essere misurata in fase di taratura dello strumento. R determina l effetto di carico sul circuito di manipolazione del segnale collegato a valle Il campo B può essere applicato: in alternata «ac» (bassa polarizzazione degli elettrodi, bassa distorsione dei profili di v, deriva contenuta, amplificazione più stabile, induzione di segnali ac spuri sul segnale della misura ) in continua commutato «dc» (ad onda quadra di alcuni Hz «autoazzerante», strumenti più lenti degli «ac» τ = 2 6 s, Limite di conducibilità del fluido: 0.1 μs/cm sotto non si misura più niente! Il metodo è usato per la misura del flusso sanguigno nei capillari fino a d = 1 mm N.B. non introducono alcuna ostruzione al flusso e sono insensibili alle variazioni di densità, viscosità e ai disturbi del flusso purché il profilo delle v rimanga simmetrico. Ulteriori problemi possono sorgere se la tubatura non è piena, ad es. per le acque di scarico

Misuratori di flusso ad ultrasuoni : Il suono in un fluido (perturbazione ad onde di pressione longitudinali con frequenza opportuna ) si propaga con velocità dipendente dal tipo (E, ρ) e dalle condizioni (T) del fluido stesso! Se il fluido è in moto, la velocità assoluta della perturbazione sonora è la somma algebrica della sua velocità di propagazione nel mezzo e di quella del fluido stesso. Un posizionamento opportuno di emettitore e ricevitore del suono lungo il tubo di flusso, possono consentire una accurata determinazione della velocità v del fluido, quindi della sua portata volumetrica Q = S v Per avere un campo acustico stretto e ben definito, vengono usati pacchetti di onde ultrasonore con frequenza ben superiore a quella udibile (tipicamente 10 MHz)

Trasduttori impiegati: quasi solamente cristalli piezoelettrici (emettitore/ricevitore) Principali metodi impiegati: 1. tempo di volo 2. doppler Tempo di volo 𝐿 (a) con fluido fermo: 𝑡0 = 𝑐 per acqua, c = 1520 m/s, se L = 30 cm tempo di transito t0 = 0,2 ms con fluido in moto a velocità v : 𝐿 𝐿 𝑉 𝑡= 1 𝑐+𝑣 𝑐 𝑐 𝐿𝑣 per cui 𝒕 = 𝒕𝟎 𝒕 2 in genere 𝑐 piccolo (frazioni di μs) e con t0 non misurabile direttamente 𝟐𝑳𝒗 (b) 𝒕 = 𝒕𝟐 𝒕𝟏 𝟐 con t1 nella 𝒄 direzione del moto e t2 nella direzione opposta, ambedue misurabili (c) più complesso 𝑓 = 1 𝑡𝑓 1 𝑡𝑏 = 2𝑣𝑐𝑜𝑠𝜃 𝐿 (d) con trasduttori «clamp-on» esterni al tubo

Doppler (per fluidi con bolle o particelle immerse): L emettitore invia un onda ultrasonora continua (fino a 10 MHz) che viene riflessa dalle particelle e misurata dal ricevitore (si ipotizza un profilo delle v uniforme ): 2𝑓𝑡 𝑐𝑜𝑠𝜃 𝑓 = 𝑓𝑡 𝑓𝑟 = 𝑣 𝑐 In realtà più complesso e basato su post-elaborazione FFT Sistemi a doppler pulsato sono comunemente utilizzati nei moderni ecografi per la misura non invasiva del flusso nei vasi sanguigni

Per la misura del flusso di combustibili o di sostanze chimiche è più indicata la portata in massa Misuratore di Q m a effetto Coriolis Misuratore di Q m basato sul trasporto di calore