calcolo resistenza per riscaldare flusso d'aria continuo

[mirko2289]

salve a tutti sono nuovo e complimenti per il forum...non so se è la sezione giusta in caso potete spostarla...volevo sapere come è possibile eseguire il calcolo della potenza necessaria di una resistenza per riscaldare un flusso d'aria continuo. cioè ad esempio, ho un flusso d'aria continuo che passa dentro un tubo con una pressione di 5 atm, una temperatura di 300°C e una velocità di 50m/s, e poi lo devo riscaldare con una resistenza elettrica fino a farlo arrivare a 600°C ma farlo rimanere a pressione costante, quindi mi deve aumentare di volume. praticamente una sorta di phon. questi sono dati inventati che vi ho messo per poter vedere come vengono usati nelle formule ok? quindi non mi date solo il risultato ma fatemi vedere come ci siete arrivati...aspetto vostre risposte, a presto, buona giornata a tutti

[mirko2289]

nessuno che sa darmi una mano???

[IsidoroKZ]

Calcoli la portata di aria (massa rispetto al tempo), la moltiplichi per il calore specifico a pressione costante e per il salto di temperatura e ottieni la potenza da fornire all'aria. Poi c'e` la presenza di eventuale umidita`, e le perdite nei condotti, isolamento delle resistenze...

Il messaggio era nel posto sbagliato, l'ho spostato in fisica tecnica.

[Guerra]

Che cosa devi fare?
I tuoi dati sono quantomeno strani.

[mirko2289]

se è un flusso d'aria continuo come faccio a calcolare la portata d'aria???comunque per i dati l'ho detto sono numeri messi a caso...li ho messi solo perché se qualcuno mi scriveva qualche formula poteva inserirli all'interno di questa così da capirla meglio

[IsidoroKZ]

Per andare piu` nel dettaglio bisogna sapere due cose: che cosa hai studiato e qual e` esattamente l'applicazione.

Ad esempio per calcolare la portata massica si puo` fare un modello molto semplificato, oppure uno molto dettagliato: senza sapere che conoscenze hai diventa difficile fare un conto. E normalmente non c'e` la "formula", ce ne sono tante con grafici e numeri vari... Se non sei molto pratico dell'argomento devi fornire tutti i dettagli dell'applicazione.

[Guerra]

Quando si fa un esempio di un'applicazione, si cerca che questo sia verosimile con una applicazione che si sta studiando.
Tu stai parlando di un flusso d'aria continuo a 180 km/h, a 5 atmosfere (circa 5 bar, non lo scrivo in Pascal perché non mi bastano gli zeri; la prevalenza si misura in Pa), a 300°C e vuoi portarlo a 600°C.
Come abbiamo già chiesto io e Isidoro, sarebbe bene conoscere cosa stai studiando e a che tipo di applicazione stai pensando.

[mirko2289]

Ciao a tutti scusate se non ho risposto subito ma sono stato impegnato e non ci sono stato nel weekend...comunque ho trovato qualche formuletta e ditemi se sono giusti i calcoli e i ragionamenti... Vi posto anche qualche foto per farvi capire come deve essere il pezzo (è in sezione)....


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Allora la prima parte ha un raggio di 10 cm, poi comincia ad allargarsi per 50 cm e all'interno ci sono una sorta di stelle che dovrebbero essere tutte collegate tra loro e quella è la resistenza per riscaldare il flusso d'aria. Allora come diceva IsidoroKZ devo trovare la portata massica, quindi mi devo trovare prima la densità dell'aria a quella pressione...usiamo i dati che vi ho scritto prima...

d = p M/R T
dove p è la pressione, M il suo peso molecolare (28.6 per l'aria), R è la costante universale dei gas, (0,0821 litri.atm/mole.K), T la temperatura assoluta (300+273 = 573 K)
d=(5*28.6)/(0.0821*573) = 3 kg/m^3

Ora con questa possiamo calcolare la portata massica
m = d A v
dove d è la densità, A è l'aerea della sezione del tubo (0.0314m^2) e v la velocità del flusso d'aria
m = 3*0.0314*50 = 4.71 kg/s

fin qui penso tutto ok...ora arriva la parte difficile....io ho pensato che 4.71 kg/s vuol dire che in 50m ho 4.71 kg aria, dato che io voglio scaldare questo flusso in 50cm (come ho detto sopra) vuol dire che avrò solo 0.02355 kg in quei 50 cm a quella velocità giusto? quindi per determinare quanto potenza dovrò usare, devo:
prendere il calore specido della aria a pressione costante: 1005 J/(kg·K) e moltiplicarlo per i kg di aria che ho in quei 50 cm di tubo, poi moltiplicare tutto per il delta T (300°C) e poi dividere per il tempo in cui devo riscaldare il flusso, quindi:
0.02355*1005*300 = 7100 joule

questi 7100 joule li dividiamo per il tempo che impiego per riscaldare il flusso che dovrebbe essere 0.005 secondi, dato che a 50 m/s per fare 50 cm di vogliono 0.005 secondi, qundi:
7100/0.005 = 1.420.000 W quindi 1.42 MW

spero che sia giusto il mio ragionamento... vi prego non prendetemi in giro ma spiegatemi dove sicuramente ho sbagliato. io ho fatto l'aeronautico (e mi sono quasi scordato tutto) e in più di roba elettrica non ci capisco un gran che...aspetto le vostre correzioni. grazie in anticipo a presto

[IsidoroKZ]

L'hai fatta complicata ma e` sostanzialmente giusto. La portata a me viene circa 5kg/s con un salto di temperatura di 300K fanno 5kg/s*300K*1005J/(kg K)= 1.5MW circa, che sono proprio tanti!

Che cosa devi fare?

[mirko2289]

grazie mille per la risposta IsidoroKZ mi sei stato di vero conforto pensavo di aver detto un sacco di cazzate...comunque non devo farci nulla è solo pura curiosità...purtroppo quando uno sta a scuola pensa solo a cazzeggiare e la voglia di studiare e di scoprire viene sempre dopo aver finito la scuola da qualche anno. comunque stavo pensando che però in questo modo io non scaldo tutto il flusso d'aria...mi spiego bene...

Allora il flusso d'aria arriva in prossimità della prima stella della resistenza


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Va avanti e incontra la prima stella della resistenza. immaginando che lo spessore della stella sia di 2 cm, vuol dire che quei primi due 2cm stanno cominciando a riscaldarsi, ma tutto il flusso dietro è ancora alla sua temperatura iniziale di 300°C


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il flusso continua andando avanti e man mano che avanza si scalda. poi arriva all'ultima stella della resistenza ed ha aumentato di 300°C la sua temperatura però il flusso d'aria non tutto ha raggiunto la temperatura, quello che sta sull'ultima stella ha raggiunto i 600°C ma quello che è arrivato sulla prima stella non ha raggiunto i 600°C, ma magari solo i 330°C (immaginando che ci siano 10 stelle collegate fra loro e ognuna riesce ad incrementare di 30°C la tempratura)


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quindi mi domando...non è che come ho fatto il calcolo prima di dividire i 4.71 kg/s per i 50 cm li devo dividere per lo spessore di ogni stella della reistenza? immaginando sempre di avere ogni stella spessa 2 cm, invece di avere 1.42 MW avremo:
0.001884*1005*300 = 570 joule

troviamo i watt moltiplicandolo per il tempo con cui dobbiamo riscaldare il flusso:
570/0.005 = 114000 W quindi 114 kW

ricordo sempre a tutti che i dati sono puramente di fantasia....tanto per fare i calcoli e metterli nelle formule in modo da capire bene il procedimento.

che ne dite sta in piedi il ragionamento o sono solo un sacco di fantasie fatte prima di andare a dormire?ihihihih