impianti termotecnici - volume 3 - Dipartimento di Ingegneria ...

IMPIANTI TERMOTECNICI – VOL.UME 3°
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Laminare: quando gli strati di fluido si muovono gli uni parallelamente agli altri. Il moto è
ordinato e non si hanno oscillazioni interne. Se iniettassimo getti di inchiostro colorato a varie
altezza questi scorrerebbero parallelamente senza mescolamenti.
Turbolento: quando le particelle di fluido sono dotate di moto casuale e pertanto si ha
mescolamento fra gli strati di fluido. I getti di inchiostro a varie altezze si mescolerebbero
rapidamente fra loro per la vorticosità del moto. Il moto turbolento è quindi un moto disordinato.
Vi è anche un terzo regime di moto, detto di transizione e che corrisponde ad un regime non
definito che porta il fluido a passare, in modo alternato, dal regime laminare a quello turbolento e
viceversa. Questo regime è fortemente dissipativo ed è opportuno evitarlo nelle applicazioni
impiantistiche. Un modo per caratterizzare il regime di moto è di verificare il Numero di Reynolds.
Questo, infatti, è definito, come più volte detto anche nei capitoli precedenti, dal rapporto:
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Re wd w Forze di inerzia
w
Forze vis cos e
d
Pertanto se il Numero di Reynolds è elevato (rispetto ad un valore limite caratteristico del tipo
di moto, come si vedrà fra poco) allora prevalgono le forze di inerzia (proporzionali a w²) ed il moto
è turbolento. Se, invece, Re è piccolo (sempre rispetto al valore limite) allora prevalgono le forze
viscose (proporzionali al w/d per la [1]) e il moto è laminare. Vedremo fra poco i valori limiti di
riferimento per i regimi di moto.
1.2.1 STRATI LIMITI DINAMICI
Il moto dei fluidi a contatto con le pareti generano un fenomeno molto interessante detto strato
limite dinamico. Se si osserva la seguente Figura 3 si ha alla sinistra una corrente di fluido indisturbata
con distribuzione costante della velocità.
Non appena il fluido tocca la parete fissa i primi strati molecolari del fluido aderiscono ad essa
fermandosi.
C o rr e n t e f lu id a in d is t r u b a t a
W w w w
S t ra t o li m it e t u r b o l e n t o
S t ra t o li m it e l a m i n a r e
Z o n a d i e f f e t t o
d e ll a p a r e t e
P A R E T E F I S S A
S u b s t r a t o l a m i n a r e
Figura 3: Formazione dello strato limite dinamico
L‟azione di aderenza viene esercitata, tramite la viscosità dinamica, anche agli strati soprastanti
che, pur non arrestandosi del tutto, vengono rallentati. La distribuzione di velocità cambia, come si
può osservare nella stessa Figura 3: solo al di sopra della zona tratteggiata il diagramma è ancora
invariato mentre al di sotto della zona tratteggiata la velocità varia da zero (alla parete) fino al 99%
della velocità indisturbata.
La zona ove il disturbo è manifesto e la velocità varia al di sotto del 99% del valore iniziale viene
detta strato limine dinamico. Essa caratterizza l‟azione di attrito e quindi di modifica del profilo iniziale
della velocità del fluido.