Dubbi interessanti su scambio di calore

Messaggioda anonymous_58f0ac » 06/07/2020, 12:21

Ciao a tutti!

Ho alcuni dubbi che riguardano lo scambio di calore, alcuni dei quali sono interessanti secondo me.
Li elenco nello spazio sottostante:

1)
Se in uno scambio di calore tra due superfici, abbiamo delle condizioni stazionarie, significa che queste due superfici si manterranno a temperatura costante?

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2)
Ho trovato diverse definizioni di strato limite termico. Voi come lo definireste?
Una delle definizioni che ho trovato è: "zona del flusso vicino a una parete in cui lo scambio termico genera un profilo di temperatura che va dalla temperatura di parete a quella del flusso indisturbato".

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3)
Effetto scia:
Immaginiamo che io stia guidando una macchina in autostrada. Non c'è nessun altra macchina al momento.
Alle spalle dell'autovettura, lo strato limite fluidodinamico "separerà", creando zone di ricircolo del fluido.
Il fatto che dietro la macchina si crei una perdita di pressione, implica che la resistenza della macchina al fluido aumenterà? E che la mia macchina farà più fatica a muoversi?
Come mai, invece, se dietro di me si ponesse un'altra autovettura, si muoverebbe incontrando una minore resistenza (effetto scia)?

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4)
L'equazione della conduzione, ricavabile dal bilancio di energia interna per un volumetto infinitesimo, ha la seguente espressione:

$crho (dT)/(dt)= lambdagrad^2T + dot(q)_g$

Che cosa rappresenta il termine a sinistra? Chi è $c$ ?

-----------------

5)

Considerando una parete infinita, se volessi ricavare il campo di temperatura dalla seguente equazione differenziale:

$(d^2T)/(dx^2)=0$

potrei applicare tre tipologie differenti di condizioni al contorno

a) Temperatura uniforme sulla parete;
b) Flusso di calore uniforme ;
c) Convezione sulla superficie, nota la temperatura del flusso indisturbato.

I punti (a) e (b) sono banali. Il punto (c). Qualcuno saprebbe spiegarlo? Come potrebbe aiutare a risolvere la equazione differenziale?
anonymous_58f0ac
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Re: Dubbi interessanti su scambio di calore

Messaggioda Faussone » 07/07/2020, 09:53

anonymous_58f0ac ha scritto:1)
Se in uno scambio di calore tra due superfici, abbiamo delle condizioni stazionarie, significa che queste due superfici si manterranno a temperatura costante?


Se le temperature cambiassero sempre, il fenomeno non sarebbe stazionario per definizione.



anonymous_58f0ac ha scritto:2)
Ho trovato diverse definizioni di strato limite termico. Voi come lo definireste?
Una delle definizioni che ho trovato è: "zona del flusso vicino a una parete in cui lo scambio termico genera un profilo di temperatura che va dalla temperatura di parete a quella del flusso indisturbato".


Credo puoi pensare che sia la zona in cui la temperatura del fluido passa dal valore di parete a quasi la temperatura del fluido indisturbato lontano dalla parete. E' la zona insomma in cui si concentra il gradiente di temperatura.



anonymous_58f0ac ha scritto:3)
Effetto scia:
Immaginiamo che io stia guidando una macchina in autostrada. Non c'è nessun altra macchina al momento.
Alle spalle dell'autovettura, lo strato limite fluidodinamico "separerà", creando zone di ricircolo del fluido.
Il fatto che dietro la macchina si crei una perdita di pressione, implica che la resistenza della macchina al fluido aumenterà? E che la mia macchina farà più fatica a muoversi?


Sì se il fluido dietro si separa si dissipa più energia e quindi occorre fornire maggior energia per mantenere una data velocità.

anonymous_58f0ac ha scritto:Come mai, invece, se dietro di me si ponesse un'altra autovettura, si muoverebbe incontrando una minore resistenza (effetto scia)?


Perché, quando si ha separazione a causa della forma non aerodinamica, generalmente "allungando" in qualche modo il corpo e rendendolo più "affusolato" si dissipa in totale meno energia. Se c'è qualcuno in scia è come se si avesse a che fare col flusso attorno a un corpo più affusolato appunto.
Per questo anche chi è davanti incontra meno resistenza all'avanzamento, anche se ovviamente trae più vantaggio chi è in scia.



anonymous_58f0ac ha scritto:4)
L'equazione della conduzione, ricavabile dal bilancio di energia interna per un volumetto infinitesimo, ha la seguente espressione:

$crho (dT)/(dt)= lambdagrad^2T + dot(q)_g$

Che cosa rappresenta il termine a sinistra? Chi è $c$ ?


:shock:
Hai capito da dove viene quell'equazione? $c$ ovviamente è il calore specifico.


anonymous_58f0ac ha scritto:
5)

Considerando una parete infinita, se volessi ricavare il campo di temperatura dalla seguente equazione differenziale:

$(d^2T)/(dx^2)=0$

potrei applicare tre tipologie differenti di condizioni al contorno

a) Temperatura uniforme sulla parete;
b) Flusso di calore uniforme ;
c) Convezione sulla superficie, nota la temperatura del flusso indisturbato.

I punti (a) e (b) sono banali. Il punto (c). Qualcuno saprebbe spiegarlo? Come potrebbe aiutare a risolvere la equazione differenziale?


La condizione c) dato il coefficiente di scambio convettivo e la temperatura lontano dalla parete (che comunque dipende dal tipo di moto del fluido in prossimità della parete) è equivalente a imporre un dato flusso termico sul bordo del corpo.
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Re: Dubbi interessanti su scambio di calore

Messaggioda anonymous_58f0ac » 07/07/2020, 11:59

Chiarissimo come sempre Faussone. Grazie.
Non capisco solo una cosa. Nel punto $3$ hai scritto che anche la macchina che è davanti incontra minore resistenza.
Io in questo non sono d'accorrdo.
Intuitivamente, penso che la macchina che si trova davanti in autostrada (la "prima" macchina), incontrerà una resistenza relativamente elevata.
Anche la depressione che si creerà alle sue spalle contribuirà a ciò. Sbaglio?
Invece le macchine che si trovano dietro la prima incontreranno una resistenza minore.
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Re: Dubbi interessanti su scambio di calore

Messaggioda Faussone » 07/07/2020, 15:57

anonymous_58f0ac ha scritto: Nel punto $ 3 $ hai scritto che anche la macchina che è davanti incontra minore resistenza.
Io in questo non sono d'accorrdo.
Intuitivamente, penso che la macchina che si trova davanti in autostrada (la "prima" macchina), incontrerà una resistenza relativamente elevata.
Anche la depressione che si creerà alle sue spalle contribuirà a ciò. Sbaglio?
Invece le macchine che si trovano dietro la prima incontreranno una resistenza minore.


Minore resistenza di quella incontrata dalla macchina se procedesse senza nessuno in scia, anche se l'effetto è piccolo e trascurabile rispetto alla minore resistenza di chi sta in scia.
Questo proprio perché chi sta dietro migliora un poco il flusso che si produce dietro a chi conduce.
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Re: Dubbi interessanti su scambio di calore

Messaggioda anonymous_58f0ac » 08/07/2020, 17:25

grazie Faussone
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