DIMENSIONAMENTO DEGLI IMPIANTI

IMPIANTI AERAULICI - CENNI DI FLUIDODINAMICA

Coefficienti di perdita di carico localizzata

Le perdite di carico localizzate si calcolano mediante l’uso del coefficiente adimensionale C. Tale coefficiente rappresenta il rapporto tra la perdita di carico localizzata e la pressione dinamica nella sezione di

riferimento:

(3.7)

dove

C = coefficiente di perdita di carico localizzata, adimensionale

D pj = perdita di pressione totale, [Pa]

ρ = densità, kg/m3

V = velocità, m/s

pv = pressione dinamica, [Pa]

Nella realtà, le perdite di pressione dinamiche non sono effettivamente concentrate in un punto del canale e non si possono separare dalle perdite distribuite. Tuttavia, nel calcolo si fanno delle ipotesi

semplificative, in base alle quali le perdite dinamiche si assumono concentrate in una sezione del pezzo speciale detta "di riferimento" e non comprendono le perdite per attrito; quest’ultime sono considerate

presenti solo su tratti di canale rettilineo di sufficiente lunghezza. In particolare, la lunghezza da considerare per il calcolo della perdita per attrito è quella misurata tra il centro di un pezzo speciale e quello del

successivo. Per pezzi speciali molto prossimi tra di loro (distanti meno di sei diametri idraulici), il percorso del flusso d’aria attraversante la coppia di pezzi è molto diverso da quello utilizzato per la

determinazione dei coefficienti di perdita. Purtroppo non esistono ad oggi dati attendibili per tale situazione particolare.

Per tutti i pezzi speciali, ad eccezione delle giunzioni/diramazioni, la perdita di pressione totale può essere calcolata con la formula:

(3.8)

dove il pedice 0 è relativo alla sezione trasversale in corrispondenza della quale si intende calcolata la pressione dinamica. La perdita dinamica è basata sulla reale velocità nel condotto; questo significa che,

nei canali rettangolari, non dovrà essere usata la velocità nel condotto circolare equivalente, bensì quella effettiva che si verifica nel condotto reale a sezione rettangolare. Per pezzi speciali aventi area della

sezione variabile, per esempio riduzioni od allargamenti, è possibile riferire il coefficiente di perdita in corrispondenza della sezione desiderata, una volta che esso sia noto per una data sezione; per esempio,

per convertire un coefficiente di perdita dalla sezione 0 alla generica sezione i, è possibile utilizzare la seguente relazione:

(3.9)

dove V è la velocità nelle rispettive sezioni.

Per le giunzioni/diramazioni, la perdita di pressione attraverso il percorso principale (detto anche "main" nella terminologia ASHRAE), sono calcolate come:

(3.10)

Per la perdita di pressione totale attraverso il percorso secondario ("branch", nella terminologia ASHRAE), si utilizza la seguente relazione:

(3.11)

dove pv,c è la pressione dinamica nella sezione comune c, e Cc,s e Cc,b sono i coefficienti di perdita rispettivamente per il percorso principale e secondario, ciascuno riferito alla pressione dinamica nella

sezione c. Per convertire i coefficienti di perdita localizzata per l’uso con la pressione dinamica nelle sezioni sul percorso principale e secondario, si può utilizzare la seguente equazione:

(3.12)

dove

Ci = coefficiente di perdita localizzata, riferito alla pressione dinamica nella nuova sezione, adimensionale

Cc,i = coefficiente di perdita localizzata per il percorso principale (Cc,s) o secondario (Cc,b), riferito alla pressione dinamica nella sezione comune, adimensionale

Vi = velocità nella nuova sezione, alla quale Ci è riferito, m/s

Vc = velocità nella sezione comune, m/s

Il significato dei pedici è il seguente:

b = sezione della giunzione/diramazione sul percorso secondario (branch)

s = sezione della giunzione/diramazione sul percorso principale (main)

c = sezione della giunzione/diramazione sulla sezione comune.

L’unione di due flussi d’aria paralleli, in moto a velocità differenti, è caratterizzata dalla miscelazione turbolenta di essi, accompagnata da perdite di pressione. Nel corso di tale miscelazione ha luogo uno

scambio di momento tra le particelle in moto a velocità differente, risultante nell’equalizzazione della distribuzione di velocità nel flusso d’aria comune. Il flusso con velocità più alta perde una parte della

propria energia cinetica, trasmettendola al flusso con velocità più bassa. La perdita di pressione totale è pertanto sempre di grande entità e positiva per il flusso a velocità più alta, e cresce col crescere della

quantità di energia ceduta al flusso a velocità più bassa. Conseguentemente, il coefficiente di perdita localizzata, definito con l’equazione (3.7), sarà sempre positivo. Dopo la miscelazione, il flusso a velocità

più bassa aumenta la sua energia. Pertanto, per il flusso a velocità più bassa, la perdita di pressione totale e quindi il coefficiente di perdita localizzata possono essere negativi.