Meccanica dei fluidi - Ateneonline

442 Capitolo 1 Y. Çengel, J. Cimbala - per l’edizione italiana G. Cozzo, C. Santoro
Si ottiene
T ∗
=
TT
2
k + 1
p∗
2
=
pT k + 1
ρ∗
2
=
k + 1
ρT
k/(k−1)
1/(k−1)
(12.22)
(12.23)
(12.24)
La pressione che vige nell’ambiente in cui sbocca un ugello
è chiamata contropressione. Per tutti i valori di contropressione
minori della pressione critica p ∗ , la pressione nella
sezione di sbocco di un ugello convergente è pari a quella
critica. In tali condizioni, si ha Ma = 1, la portata di massa
è massima e il flusso è soffocato.
Per un certo intervallo di valori della contropressione, in un
fluido in moto supersonico (nel tratto divergente di un ugello
convergente-divergente) si forma una onda d’urto normale,
attraverso la quale il fluido subisce un brusco aumento
di pressione e temperatura e una brusca diminuzione di velocità
fino a valori subsonici. Attraverso tale onda, il moto è
marcatamente irreversibile e, pertanto, non può essere considerato
isoentropico. Tra le grandezze a monte dell’onda
(1) e quelle a valle (2) sussistono le relazioni
p2
p1
Ma2 =
T2
T1
= 1 + k Ma2 1
1 + k Ma 2 2
PROBLEMI
TT 1 = TT 2
(k − 1)Ma2 1 + 2
2k Ma2 1 − k + 1
= 2 + Ma2 1 (k − 1)
2 + Ma2 2 (k − 1)
= 2k Ma2 1 − k + 1
k + 1
(12.38)
(12.34)
(12.37)
Tali relazioni valgono anche per una onda obliqua, se il
numero di Mach viene scritto usando la componente della
velocità normale all’onda.
Il moto unidimensionale di un gas ideale con calori specifici
costanti in una condotta a sezione costante con scambi
di calore e resistenze trascurabili prende il nome di flusso di
Rayleigh. Nel flusso di Rayleigh, il fluido, tra una sezione
in cui ha lo stato 1 e una in cui ha lo stato 2, scambia con
l’esterno una quantità di calore
qc = cp(T2 − T1) + V 2 2 − V 2 1
2
= cp(TT 2 − TT 1) (12.54)
Il moto unidimensionale adiabatico di un gas ideale con calori
specifici costanti in una condotta a sezione costante con
resistenze non trascurabili prende il nome di flusso di Fanno.
Nel flusso di Fanno, il fluido, partendo da una sezione
in cui il numero di Mach ha il valore Ma, raggiunge lo stato
sonico in una sezione posta a distanza L ∗ tale da soddisfare
la relazione
λm L ∗
Di
Grandezze di ristagno
= 1 − Ma2 k + 1 (k + 1)Ma
+ ln
kMa2 2k
2
2 + (k − 1)Ma2 (12.88)
in cui λm è l’indice di resistenza medio. La lunghezza
L del tratto compreso tra due sezioni in cui il numero di
Mach vale, rispettivamente, Ma1 e Ma2 deve soddisfare la
relazione
λm L λm L
=
∗
λm L
−
∗
(12.89)
Di
Di
1
Nel flusso di Fanno, la temperatura di ristagno TT si
mantiene costante.
12.1 Negli impianti di condizionamento dell’aria, per misurare la temperatura
si utilizza una sonda inserita nella corrente. Poiché a contatto della sonda
la velocità del fluido si annulla, la sonda misura, in realtà, la temperatura di
ristagno. L’errore che si commette è un errore significativo?
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