[Fluidodinamica] Problema di fluidodinamica (idraulica) "strano"

Messaggioda Mars23 » 27/04/2019, 12:13

Salve a tutti, mi sono imbattuto in problema di fluidodinamica apparentemente semplice che mi sta dando qualche grattacapo...
Il testo recita così:
Un recipiente contenete acqua in pressione a $ P_0=3\text{ bar} $ , è collegato per mezzo di una tubazione, che non osserva variazioni significative di quota, a un rubinetto di sezione modulabile posto in un ambiente a pressione atmosferica.
Si calcoli la velocità di efflusso dal rubinetto; essa dipende dalla sezione di passaggio del rubinetto?
Si supponga adesso di fissare la sezione del rubinetto e di collegare a esso un ulteriore tubazione di sezione costante e pari a quella del rubinetto. Nell' ipotesi che anche la tubazione aggiuntiva non osservi variazioni apprezzabili di quota, si calcoli la velocità di efflusso dell' acqua da essa.
Se viene collegato un ugello, che dimezza la sezione, al termine della tubazione cambia la velocità di efflusso? E la portata?
Note: Si svolgano i ragionamenti nell' approssimazione che le perdite di carico siano trascurabili.
Ho ragionato nel seguente modo:

1) Per il calcolo della velocità di efflusso dall' acqua del rubinetto applico Bernoulli fra la sezione 0 nel recipiente e la sezione 1 del rubinetto e trovo che

$ w_1=\sqrt{2g\cdot(\frac(P_0-P_{atm})(\gamma)) $

Quindi la velocità di efflusso è indipendente dalla sezione mentre non lo sarà chiaramente la portata.

2) Se chiamo con 2 la sezione di uscita della tubazione aggiuntiva, posso applicare Bernoulli fra la sezione 0 e la sezione 2 e ricavare:

$ w_2=\sqrt{2g\cdot(\frac(P_0-P_{atm})(\gamma)) $


Quindi nell' idealità del problema collegando un tubo al rubinetto non cambia la velocità di efflusso


3) Qui sorgono i miei dubbi, perché questo esercizio mi sembra assimilabile al classico esempio del giardiniere che annaffia le piante e ostruisce parzialmente la sezione di tubo per far andare più veloce il getto d' acqua; in questo caso mi viene da pensare che la portata erogata dal rubinetto sia costante (sempre nell' ipotesi di perdite di carico nulle) e che per l' equazione di continuità la velocità raddoppi una volta posto l' ugello al termine della tubazione.

Tuttavia se si applica Bernoulli fra la sezione 0 e la sezione finale del' ugello troverei di nuovo una velocità uguale alle precedenti e una portata che si dimezza.

Il mio dubbio è se l' esempio pratico che mi sono posto non è attinente all' esercizio perché rappresenta una situazione diversa e reale in cui la perdite di carico sono influenti, oppure commetto qualche errore concettuale nell' applicazione del teorema di Bernoulli.
Mars23
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