GRUPPO TRASMISSIONE DEL CALORE IN VUOTO E AD ALTE …stages/2013/PDF/tema_G.pdf · Gruppo...

Gruppo G:Trasmissione del calore nel vuoto ad alte temperature

GRUPPO G : TRASMISSIONE DEL CALORE IN

VUOTO E AD ALTE TEMPERATURE

Francesco ZamprognoRiccardo FrezzaLucia Montanari

02/07/2013


IL PROGETTO SPES

02/07/2013

Exp. Hall 3

ALPI building

RIB target stations

Cyclotron


FRONT END


Il progetto SPES SPES (Selective Production of Exotic Species)

Target Sorgente di Ionizzazione

Elettrodoestrattore

FASCIODI PROTONI

FASCIORADIOATTIVO

FASCIO DI PROTONI

Camera di contenimento (p = 10‐6 mbar)target

Elettrodo estrattore

Sorgente di Ionizzazione

linea di trasferimento

Corrente di linea (I Line)

riscaldatore

FASCIO RADIOATTIVO

IONE +


CALORE E TEMPERATURA

TEMPERATURA

CALORE il calore è il trasferimento dienergia termica tra un sistema eun altro dovuto a una differenzadi temperatura

Indice dell’ energia cinetica media delle molecole del corpo


COME SI TRASMETTE IL CALORE?

CONDUZIONEè la cessione di energiacinetica da parte di molecoleda zone ad alta a zone dibassa temperatura. Avvieneper contatto.

CONVEZIONEè il trasporto del calore cheavviene in presenza dimovimento relativo di particelledel fluido.


IRRAGGIAMENTO

Per un corpo nero

q = σ • S • ε • T4

Per un corpo qualsiasi

Legenda:q = potenza irradiataσ = costante di Stefan-BoltzmanS = AreaT = temperaturaε = emissività [compresa tra 0 e 1]

q = σ • S • T4

DESCRITTA DALLA RELAZIONE INDIVIDUATA DA STEFAN-

BOLTZMAN

È il trasferimento di energia tra due corpi a mezzo di onde elettromagnetiche.

COME SI TRASMETTE IL CALORE?

Gruppo G:Trasmissione del calore nel vuoto ad alte temperature02/07/2013

COS’È UN CORPO NERO?

Un corpo nero è un oggetto che assorbe tutta laradiazione elettromagnetica incidente.

Non riflette né trasmette alcuna energia.


STRUMENTI UTILIZZATI

Pirometro a due colori

strumento adeguato allamisurazione di alte temperature.Ottiene la misura dalle ondeelettromagnetiche emanate dalcorpo radiante in due lunghezzed’onda.


FEM: Finite Element Method

Il metodo degli elementi finitiè un metodo numerico che cipermette di simulare ilcomportamento fisicodell’oggetto di studio. Ilvolume di tale oggetto vienesuddiviso in tanti piccolivolumi chiamati elementi(mesh). Ai nodi della meshvengono risolte le equazioniassociate alla trasmissionedel calore.


RISCALDATORE

<data/ora>

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

650 700 750 800 850 900 950 1000

TEMPE

RATU

RA [°C]

CORRENTE [A]

TEMPERATURE SPERIMENTALI DEL RISCALDATORE

PUNTO 1

PUNTO 2

PUNTO 3


500

700

900

1100

1300

1500

1700

650 700 750 800 850 900 950 1000

TEMPE

RATU

RA [°C]

CORRENTE [A]

CONFRONTO DATI TEMPERATURA DEL RISCALDATOREDATI SPERIMENTALI

DATI ANALITICI

DATI FEM

RISCALDATORE

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

650 700 750 800 850 900 950 1000

TEMPE

RATU

RA [°C]

CORRENTE [A]

CONFRONTO TEMPERATURE NEL PUNTO PIÙ CALDO


PUNTI DI MISURA

1 2 34 5

SORGENTE

6


SORGENTE

900110013001500170019002100

1 2 3 4 5 6

Tem

pera

tura

(°C

)

Punti misurati

TEMPERATURA DELLA SORGENTE

150 A

200 A

250 A

300 A

350 A900

110013001500170019002100

1 2 3 4 5 6

Tem

pera

tura

(°C

)

Punti misurati

TEMPERATURA DELLA SORGENTE150 A

200 A

250 A

300 A

350 A

Gruppo G:Trasmissione del calore nel vuoto ad alte temperature<data/ora>

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

0 1 2 3 4 5 6 7

TEMPE

RATU

RA [°C]

PUNTI MISURATI

300 A FEM

300 A sperimentali

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

0 1 2 3 4 5 6 7

TEMPE

RATU

RA [°C]

PUNTI MISURATI

SPERIMENTALE E FEM A CONFRONTO


00,5

11,5

22,5

33,5

4

150 200 250 300 350

Pote

nzia

le [v

]

Corrente [A]

TENSIONE DISSIPATA NEI CAVI

∆Vmisurato

∆Valimentatore

∆vfem

0,00

500,00

1000,00

1500,00

2000,00

2500,00

150 A 200 A 250 A 300 A 350 A

Tem

pera

tura

(°C

)

Corrente [A]

CONFRONTO DATI ANALITICI E SPERIMENTALI NEL PUNTO PIU' CALDO

dati sperimentali punto 3

dati analitici punto 3

SORGENTE


OVEN

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Tempe

ratura [°C]

Distanza [cm]

CONFRONTO TEMP. SPERIMENTALI E FEM

Temperature sperimentali

Temperature FEM


TERMOCAMERAParticolare telecamera sensibilealle radiazioni infrarosse, capaceottenere immagini termografiche.

Marcatore di emissività nota (0,93)


MARCATORI

emissività + riflessione = 1

Ogni oggetto è caratterizzato dalla capacitàdi emettere e riflettere energia termica inrelazione alla propria temperatura.

I marcatori ad emissività nota sono lasoluzione al problema della eccessivariflessione. Al momento della ripresatramite la termocamera, solamente ilcolore assunto dal marcatoreindicherà la reale temperaturadell’oggetto.


TERMOCAMERA

I = 200 A

I = 250 A

I = 300 A

I = 350 A

Y

XSistema di riferimentocentrato nel centrodella camera


I = 350 AI = 300 AI = 250 A I = 200 AI = 150 A

TEMPERATURE RILEVATE DALLA TERMOCAMERA


I = 250 A I = 300 A

I = 350 A

2025303540455055606570

9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5

TEMPE

RATU

RA[°C]

PUNTI MISURATI

150

200

250

300

350

Corrente[A]


GRAZIE PER L’ATTENZIONE

GRUPPO TRASMISSIONE DEL CALORE IN VUOTO E AD ALTE …stages/2013/PDF/tema_G.pdf · Gruppo...

Documents

Transcript of GRUPPO TRASMISSIONE DEL CALORE IN VUOTO E AD ALTE …stages/2013/PDF/tema_G.pdf · Gruppo...