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Lo sapevi? La verità dietro la magica unità del flusso d'aria!
Il flusso d'aria, o flusso d'aria, si riferisce al movimento dell'aria. L'aria è un fluido e le particelle fluiscono naturalmente dalle aree ad alta pressione verso aree a bassa pressione. La pressione atmosferica è strettamente correlata all'altitudine, alla temperatura e alla composizione. In ingegneria, il flusso d'aria si riferisce alla quantità di aria che passa attraverso una specifica apparecchiatura per unità di tempo. Questo può essere descritto in termini di flusso volumetrico o flusso massico, con la connessione tra i due determinata dalla densità dell'aria, che è una funzione della legge dei gas ideali. Il movimento dell'aria può essere avviato con mezzi meccanici (come l'azionamento di un ventilatore elettrico o manuale), oppure può avvenire passivamente a causa delle differenze di pressione presenti nell'ambiente.
Tipi di movimenti d'aria
Come altri fluidi, l'aria può presentare modalità di flusso sia laminare che turbolento.
Quando l'aria passa attraverso geometrie come condotti, condotti larghi, canali aperti o profili alari, la dimensione e la forma del profilo del flusso possono essere influenzate da una varietà di fattori, tra cui le proprietà del fluido, la sua struttura fisica e l'energia. aggiunta di componenti come il ruolo delle pompe.Il flusso laminare si verifica quando l'aria scorre in modo regolare e ha un profilo di velocità parabolico; il flusso turbolento si verifica quando si verificano irregolarità durante il flusso del fluido, modificando la direzione del movimento e rendendo piatto il profilo di velocità.
Unità di flusso d'aria
Le unità tipiche per esprimere il flusso d'aria sono:
- Calcolato in base al volume: m3/min (metri cubi al minuto), m3/h (metri cubi all'ora), ft3/h (piedi cubi all'ora), ft3/min (piedi cubi al minuto), l/s (litri al secondo)
- Calcolato in base alla massa: kg/s (chilogrammi al secondo)
Il flusso d'aria può anche essere descritto in termini di ricambi d'aria all'ora (ACH), che rappresenta il ricambio completo del volume d'aria che riempie lo spazio in questione. Nel campo della scienza delle costruzioni, valori ACH più elevati spesso corrispondono a involucri più permeabili negli edifici più vecchi.
Strumenti per la misurazione del flusso d'aria
Gli strumenti che misurano il flusso d'aria sono chiamati misuratori del flusso d'aria, mentre gli anemometri possono essere utilizzati anche per misurare la velocità del vento e il flusso d'aria interna. Esistono vari tipi di anemometri, inclusi anemometri a sonda diritta progettati per misurare la velocità dell'aria, anemometri a palette rotanti e anemometri a bulbo caldo progettati per misurare il volume del flusso d'aria. Questi strumenti possono utilizzare cavi ultrasonici o resistivi per misurare il trasferimento di energia tra il dispositivo di misurazione e le particelle che passano.
Ad esempio, un anemometro a filo caldo può calcolare le portate d'aria analizzando la temperatura ridotta del filo, poiché la resistenza del metallo cambia con la temperatura, influenzando gli effetti del raffreddamento convettivo.
Simulazione del flusso d'aria
Il flusso d'aria può essere simulato attraverso la modellazione fluidodinamica computazionale (CFD) o osservato sperimentalmente attraverso il funzionamento di una galleria del vento. Questo può essere utilizzato per prevedere i modelli di flusso d’aria attorno ad automobili, aerei e navi oceaniche, nonché le infiltrazioni di gas negli involucri degli edifici. I modelli CFD sono in grado di tracciare il flusso di solidi attraverso il sistema e pertanto possono essere utilizzati per analizzare le concentrazioni di inquinanti in ambienti interni ed esterni.
Apparecchiatura per il controllo del flusso d'aria
Un dispositivo utilizzato per regolare il flusso d'aria in un condotto è chiamato serranda. Tale dispositivo può essere utilizzato per aumentare, diminuire o interrompere completamente il flusso d'aria. I dispositivi più sofisticati sono chiamati unità di trattamento dell'aria, che non solo regolano il flusso d'aria ma lo generano e lo elaborano.
Scopo del flusso d'aria
La misurazione del flusso d'aria è necessaria in molte applicazioni come la ventilazione (per determinare la quantità di aria da sostituire), la trasmissione pneumatica (per controllare la velocità dell'aria e la fase di trasporto) e i motori (per controllare il rapporto aria/carburante). La pneumatica è una branca della fluidodinamica che si concentra sulla misurazione, simulazione e controllo del flusso d'aria. La gestione del flusso d'aria è un focus in campi diversi come meteorologia, aviazione, medicina, ingegneria meccanica, ingegneria civile, ingegneria ambientale e scienze dell'edilizia.
Flusso d'aria negli edifici
Nella scienza delle costruzioni, ci si concentra spesso sull’opportunità del movimento dell’aria, come il contrasto alla ventilazione e all’infiltrazione. La ventilazione è definita come l'immissione di aria fresca esterna in un altro spazio interno e il simultaneo scarico dell'aria di scarico interna verso l'esterno. Ciò può essere ottenuto attraverso mezzi meccanici (come l’utilizzo di feritoie di aspirazione dell’aria o serrande e ventilatori per indurre il flusso d’aria attraverso i condotti) o strategie passive (note anche come ventilazione naturale).
La ventilazione naturale presenta un vantaggio economico rispetto alla ventilazione meccanica perché generalmente richiede meno energia per funzionare ma può essere utilizzata solo in determinati orari e in condizioni esterne.
La relazione tra flusso d'aria, comfort termico e qualità ambientale interna complessiva
Il movimento dell'aria è fondamentale se considerato nella progettazione per soddisfare gli standard di comfort termico degli occupanti. Differenti velocità di movimento dell'aria possono influenzare positivamente o negativamente la percezione del caldo o del freddo di un individuo, influenzando così il suo comfort. Un movimento dell'aria (ventilazione) adeguato, adeguatamente controllato e progettato è importante per la qualità complessiva dell'ambiente interno (IEQ) e della qualità dell'aria interna (IAQ) poiché fornisce l'aria fresca necessaria e emissioni di scarico efficienti.
Comprendere il mistero del flusso d'aria può permetterci di controllare e migliorare meglio il nostro ambiente di vita. Ne sentirai il fascino?
