Pistola a spruzzo - Un problema termomeccanico

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vittorio
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Pistola a spruzzo - Un problema termomeccanico

Messaggio da vittorio » 4 ago 2010, 22:59

Mi sono procurato una pistola a spruzzo per idropittura ma una prima prova sul soffitto ha dato esiti quasi disastrosi. Per cercare di imparare a usarla vorrei tentare di costruirne un modello fisico.

Una macchina termica assorbe una potenza di 500 W e comprime aria (suppongo sia un gas ideale biatomico, portata incognita) a 0.15 bar (117 kPA) tramite una turbina. Suppongo che il gas compia una trasformazione adiabatica dato che: 1) la turbina gira molto rapidamente, 2) il blocco motore e il gas si scaldano (temperatura iniziale e finale purtroppo incognita).

In qualche modo che non ho ancora compreso a fondo l'aria in pressione preleva una certa quantità di tempera (qualche ml al secondo, da misurare) da un contenitore da 1 L.

Il passaggio successivo prevede che l'aria compressa esca da un ugello sottile e si espanda a pressione atmosferica mentre le goccioline di tempera nebulizzata si allontanano tra loro. Un piccolo cono di plastica impone un angolo massimo tra il vettore velocità delle gocce e l'asse dell'ugello. La modellizzazione di questo passaggio è cruciale perchè mi potrebbe portare a conoscere la distribuzione delle gocce. La trasformazione compiuta dall'aria è quasi irreversibile perchè non passa per stati di equilibrio, all'interno del cono la sezione del condotto aumenta quindi diminuisce la velocità (legge di continuità) e aumenta la pressione (Bernoulli), successivamente penso avvenga una espansione libera. Per le gocce ho pensato a qualcosa di più interessante. Essendo la dimensione delle gocce visivamente paragonabile a quella dell'ugello penso a una figura di diffrazione dove la quantità di vernice presente dipende dal coseno al quadrato dell'angolo tra il vettore velocità della goccia e l'asse dell'ugello. Il cono di plastica corrisponderebbe al primo minimo di diffrazione e servirebbe a tagliare i massimi successivi. OK, domani provo a toglierlo e vedo se si forma una figura di diffrazione!!!
Se l'ultima ipotesi fosse vera l'equazione fondamentale della trigonometria mi garantirebbe, con una opportuna distanza tra due passaggi successivi di ottenere uno strato di vernice uniforme sul muro.


Purtoppo appena dopo essersi allontanate dall'ugello le gocce cambiano comportamento. Sono ora soggette solo alla forza di gravità e alla forza di attrito dell'aria. Le più grosse seguono il moto del proiettile disegnando parabole in aria mentre le più piccole raggiungono presto la velocità di regime e precipitano al suolo creando un evidente effetto Tyndall. Trascurando per ora l'attrito dell'aria per fare in modo che tutte le gocce finiscano sul soffitto dovrò inclinare l'ugello in modo che la parabola più bassa possibile intersechi nel vertice il soffitto. In questo modo si perde la simmetria conica e non ho più la certezza di coprire il soffitto con uno strato uniforme. Tenterò di determinare la nuova distribuzione tramite delle simulazioni...
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spn
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Re: Pistola a spruzzo - Un problema termomeccanico

Messaggio da spn » 5 ago 2010, 0:50

Non penso che quei cosi siano fatti per dipingere il soffitto...al massimo le pareti verticali. Ma i pennelli non ti piacciano? :mrgreen:

Comunque, parlando di fisica, non capisco come secondo te il cono dovrebbe corrispondere ad un minimo di diffrazione.
Affinchè ci sia diffrazione tu stai considerando le gocce come oggetti quantistici (...), la cui lunghezza d'onda di De Broglie è dell'ordine di qualcosa come (stimando che le goccie abbiano massa dell'ordine di e che abbiano velocità di 10 M/s).
Affinchè ci sia diffrazione le dimensioni del foro devono essere di questi ordini di grandezza, il che mi sembra proprio strano.
Se poi per un motivo a me ignoto venisse fuori veramente una diffrazione, la distanza fra i massimi sarebbe davvero minima, e dubito che questa distanza possa essere notata a occhio nudo (nè tanto meno penso che possa esistere un cono come dici tu, e che sia montato proprio su una pistola a spruzzo).

Il flusso che esce dal foro non è ben collimato (un pò come quando uno soffia, il chè non è certamente dovuto a diffrazione), percui dovrebbe venire comunque una ''macchia'' di colore che ha una maggiore densità al centro. Il ruolo del cono è secondo me semplicemente quello di dare un pò di mira...

edit: non avevo visto il grafico in fondo! Adesso mi si è chiarito tutto, soprattutto l'effetto Tyndall. :lol:
''Aoh, ma che sète tutti dè 'a lazio !?'' (cit. autista romano sulla maglia ufficiale dell'IPhO Team)

vittorio
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Re: Pistola a spruzzo - Un problema termomeccanico

Messaggio da vittorio » 4 ott 2011, 22:07

Non c'è alcuna diffrazione, sono passato a rullo e pennelli.

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