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PERMEABILITA' ARIA NEL FELTRO

Professione: ♔ Technical manager - Mechanical engineer ♚
Software: SolidWorks, DraftSight, Me10, Freecad, KissSoft, Excel
Regione: Lombardia
#1
Eccomi qui con un quesito composto da due richieste.

Sono nelle condizioni di avere un panno di feltro su una conduttura dove passa aria ad alta pressione (600-700 mbar) su un'area di circa 0,2 m².
Ho trovato dei feltri che hanno una permeabilità di 100-200 l/min per ogni dm² di superficie con aria in transito a 2 mbar, il che vuol dire che ci passano 120-240 m³/h.

Le domande sono:
- a 600-700 mbar quanto vale o come si comporta la permeabilità?
- se non ci fosse il feltro ci sarebbe il 100% della permeabilità di flusso, ma quale sarebbe il valore numerico di permeabilità?

La seconda domanda é perché ho calcolato la portata necessaria in transito come se il feltro non esistesse, però é parecchio alta. Vorrei calcolare più realisticamente la vera portata che passa, e rientrare così in ventilatori HP standard con portate minori.

Calcolo portata:

K = k [l/min/dm²] • 6 ottengo [m³/h/m²] = 600-1200

Q = K*A = 120-240
 

bip

Utente Junior
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#2
Se pubblichi le specifiche del feltro (o magari un link alla scheda del prodotto) è più facile aiutarti
 
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Regione: Lombardia
#3
La mia domanda non ha grande implicazione del tipo di feltro. Mi serve una soluzione generica che funziona anche se ci metto una calza della nonna.
Un feltro http://www.seatrevi.it/PDF/SEA_SCHEDETEC_TESSUTI_MANICHE_AT.pdf a caso il primo potrebbe essere quello che mi interessa. Feltri agugliati spessori da 3 a 5 mm.
 

bip

Utente Junior
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Regione: italia
#4
Puoi approssimare il filtro a una resistenza localizzata, se la caduta di pressione non è eccessiva puoi considerare l'aria come fluido incomprimibile.

Calcoli la perdita di carico data dal filtro nella stessa maniera nella quale calcoleresti gli effetti di una strozzatura su un tubo.
Ovviamente se le portate sono basse la perdita di carico sul filtro sarà preponderante rispetto a quelle distribuite sulla tubatura (basta fare una verifica veloce delle perdite di carico distribuite dopo aver calcolato la portata del condotto considerando solo il filtro), se invece la strozzatura introdotta dal filtro è dello stesso ordine di grandezza (o addirittura inferiore) delle perdite distribuite lungo il condotto devi tener conto anche di queste ultime. Se le trascuri, potresti avere errori anche molto rilevanti (ad esempio se consideri un filtro a resistenza nulla, la portata ti verrebbe infinita se trascuri le perdite sulle tubazioni).


I 600-700 mbar che citi nel primo messaggio, a cosa si riferiscono? Prevalenza dell'aspiratore/ventilatore, perdita di carico sul filtro o cosa altro?
 

paulpaul

Utente Standard
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Regione: Parma
#5
Credo che meccanicamg chiedesse una formula in grado di valutare le perdite di carico in funzione di alcuni elementi costruttivi del feltro: credo che sappia che vada trattata come perdita localizzata alla stregua di un gomito, tee, ecc. Di queste tuttavia trovi facilmente i coefficienti di perdita in funzione del tipo di elemento, geometria, ecc. Del feltro (e dei filtri in generale, aggiungo) non è così facile, a meno che il costruttore non abbia qualcosa (non è scontato).
Io purtroppo al volo non so aiutarti, ma nei prossimi giorni ci provo.
Ciao
 
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#6
Credo che meccanicamg chiedesse una formula in grado di valutare le perdite di carico in funzione di alcuni elementi costruttivi del feltro: credo che sappia che vada trattata come perdita localizzata alla stregua di un gomito, tee, ecc. Di queste tuttavia trovi facilmente i coefficienti di perdita in funzione del tipo di elemento, geometria, ecc. Del feltro (e dei filtri in generale, aggiungo) non è così facile, a meno che il costruttore non abbia qualcosa (non è scontato).
Io purtroppo al volo non so aiutarti, ma nei prossimi giorni ci provo.
Ciao
Esattamente centrato il problema. Se riuscissi a legare la permeabilità all'area ridotta di passaggio....potrei assimilare il feltro al grigliato.
 
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#7
Puoi approssimare il filtro a una resistenza localizzata, se la caduta di pressione non è eccessiva puoi considerare l'aria come fluido incomprimibile.

Calcoli la perdita di carico data dal filtro nella stessa maniera nella quale calcoleresti gli effetti di una strozzatura su un tubo.
Ovviamente se le portate sono basse la perdita di carico sul filtro sarà preponderante rispetto a quelle distribuite sulla tubatura (basta fare una verifica veloce delle perdite di carico distribuite dopo aver calcolato la portata del condotto considerando solo il filtro), se invece la strozzatura introdotta dal filtro è dello stesso ordine di grandezza (o addirittura inferiore) delle perdite distribuite lungo il condotto devi tener conto anche di queste ultime. Se le trascuri, potresti avere errori anche molto rilevanti (ad esempio se consideri un filtro a resistenza nulla, la portata ti verrebbe infinita se trascuri le perdite sulle tubazioni).


I 600-700 mbar che citi nel primo messaggio, a cosa si riferiscono? Prevalenza dell'aspiratore/ventilatore, perdita di carico sul filtro o cosa altro?
Nel condotto la pressione totale, statica e dinamica, se non ci fosse l'ostruzione del feltro sarebbe nell'ordine di grandezza dei 600/700 mbar a seconda di come regolo l'impianto.

Già che ci siamo .... Stiamo parlando di vuoto a circa 300mbar....che genera 700mbar di pressione negativa nell'impianto.
 
Professione: ♔ Technical manager - Mechanical engineer ♚
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Regione: Lombardia
#8
Se il feltro fosse una rete filtrante, potrebbe benissimo funzionare con le perdite di carico usando il coefficiente geometrico localizzato Co qui sotto per tubi cilindrici o rettangolari.
Ma il feltro che rapporto area ha?
Co=.....ma quanto? Sarà vero?
wp_ss_20171229_0002.png wp_ss_20171229_0001.png
 

bip

Utente Junior
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Regione: italia
#9
Dei feltri di solito viene specificato il rapporto tra volume "vuoto" e totale, ma sinceramente non so quanto si riesca a collegarlo ad un rapporto tra aree in maniera da ottenere una formula per il calcolo della perdita di carico in maniera sufficientemente precisa.

Aggiungo che (se ho capito cosa vorresti realizzare) avresti 0.6-0.7 bar di perdita di carico concentrata sul filtro, è un valore decisamente alto, valuta di far appoggiare il feltro su una rete metallica che offra sostegno meccanico, inoltre non so quanto possa essere precisa una modellazione su una perdita di carico così importante, normalmente le prove per caratterizzare il prodotto si fanno con perdite di carico più basse.

Se ti serve una stima precisa del comportamento io valuterei la possibilità di fare delle prove sperimentali..
 

meccanicamg

Utente Senior
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#10
Ehh per quanto riguarda il supporto del filtro c'è una rete forata spessore 10 mm per non far implodere l'oggetto. Temevo che mi dicessi anche tu di fare una prova sperimentale...
A questo punto anche la rete forata fa perdita di carico ma...sarà più o meno del feltro?
 

mambo1988

Utente Standard
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Regione: Abruzzo
#11
Eccomi qui con un quesito composto da due richieste.

Sono nelle condizioni di avere un panno di feltro su una conduttura dove passa aria ad alta pressione (600-700 mbar) su un'area di circa 0,2 m².
Ho trovato dei feltri che hanno una permeabilità di 100-200 l/min per ogni dm² di superficie con aria in transito a 2 mbar, il che vuol dire che ci passano 120-240 m³/h.

Le domande sono:
- a 600-700 mbar quanto vale o come si comporta la permeabilità?
- se non ci fosse il feltro ci sarebbe il 100% della permeabilità di flusso, ma quale sarebbe il valore numerico di permeabilità?

La seconda domanda é perché ho calcolato la portata necessaria in transito come se il feltro non esistesse, però é parecchio alta. Vorrei calcolare più realisticamente la vera portata che passa, e rientrare così in ventilatori HP standard con portate minori.

Calcolo portata:

K = k [l/min/dm²] • 6 ottengo [m³/h/m²] = 600-1200

Q = K*A = 120-240

Ciao [MENTION=21735]meccanicamg[/MENTION] buon inizio d'anno.
Io ragionerei così... andrei a considerare la condizione di assenza del feltro, quindi la tua resistenza idraulica è dovuta soltanto a perdite distribuite lungo le pareti del condotto.
Con buona approssimazione vale la legge DeltaP= resistenza idraulica X Portata^2


Qui adesso bisogna capire cosa accade al sistema quando vai ad inserire un'ulteriore resistenza idraulica che è funzione della permeabilità del feltro.
Cambierà il punto di lavoro del sistema che potresti trovare con l'intersezione della curva caratteristica del ventilatore (deltaP-Q) con curva caratteristica del nuovo sistema (condotto piu feltro) (deltaP-Q).

La legge che tiene conto della permeabilità in funzione di portata e pressione è quella di Darcy.
 

meccanicamg

Utente Senior
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Regione: Lombardia
#12
Allora a questo punto sappiamo che occorre sperimentare il discorso del feltro.
Ora sono qui a sottoporvi un problema sempre della macchina del tempo che sto preparando.

Il concetto generale é che questa macchina ha un'area che crea un risucchio per tenere il pezzo in lavorazione, come fosse un magnete ma ad aria. Per generare 51kN devo realizzare su 0,8 m² di area la bellezza di 600 mbar.

Peccato che questa macchina a portata nulla, se fosse stagna, ha invece una ben nota finestra di area 0,2 m² con rete forata e feltro

WP_20180103_14_52_54_Pro.jpg

C'è una cosa che non mi torna: Visto che nei condotti non posso andare oltre i 25 m/s quale portata mi mantiene i 600mbar sulla finestra che fa da piano magnetico stagno da 0,8 m² se ho quella finestra da 0,2 m² che succhia dall'ambiente?

Ho ipotizzato che l'area della finestra possa essere riconducibile al tubo tondo e quindi...posso determinare d ma la portata che mi esce di circa 20000 m³/h mi pare eccessiva.

Il 25 m/s l'ho fissato perché pare che i ventilatori e soffianti siano un po' tutti a quei valori.

Deduco che se il feltro e la rete, nell'area di 0,2 m² hanno una alta resistenza e perdita idraulica mi serve comunque meno portata della teorica con niente....e fin qui ok, ma...mi sta sfuggendo come faccio a far coesistere i 600 mbar con quella finestra aperta che fa entrare aria nel vuoto del polmone.

C'è qualcuno che riesce a vedere una soluzione o un ragionamento?

PS: É tecnologicamente impossibile non avere la finestra che aspira e rompe le scatole.

In altre applicazioni sono arrivato a depressioni più alte con portate piccolissime perché zero trafilamenti e quindi era facile perché variava solo il tempo per realizzare il vuoto in camera a volume costante.
 

bip

Utente Junior
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#13
Adesso che hai dato maggiori informazioni è un po' più facile aiutarti, una sola domanda: l'area del feltro sarebbe la parte di tavola non coperta dal pezzo?

Immagino tu abbia già tenuto conto degli eventuali rischi se l'aspiratore si ferma durante la lavorazione..
 

meccanicamg

Utente Senior
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#14
Esattamente, l'area che infiltra aria nel vuoto é quella dove manca il pezzo nelle peggiori delle ipotesi ed é quella col feltro.
Per fortuna il processo non é così pericoloso da creare danni. Se non succhia a sufficienza fa male il lavoro, se si stacca il pezzo lo fa malissimo ma rimane sempre in guida.
Sono consapevole del fatto che non essendo un magnete permanente comandato da chiave meccanica di orientazione poli, il distacco va valutato molto bene.
 

mambo1988

Utente Standard
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Regione: Abruzzo
#15
Allora a questo punto sappiamo che occorre sperimentare il discorso del feltro.
Ora sono qui a sottoporvi un problema sempre della macchina del tempo che sto preparando.

Il concetto generale é che questa macchina ha un'area che crea un risucchio per tenere il pezzo in lavorazione, come fosse un magnete ma ad aria. Per generare 51kN devo realizzare su 0,8 m² di area la bellezza di 600 mbar.

Peccato che questa macchina a portata nulla, se fosse stagna, ha invece una ben nota finestra di area 0,2 m² con rete forata e feltro

View attachment 48992

C'è una cosa che non mi torna: Visto che nei condotti non posso andare oltre i 25 m/s quale portata mi mantiene i 600mbar sulla finestra che fa da piano magnetico stagno da 0,8 m² se ho quella finestra da 0,2 m² che succhia dall'ambiente?

Ho ipotizzato che l'area della finestra possa essere riconducibile al tubo tondo e quindi...posso determinare d ma la portata che mi esce di circa 20000 m³/h mi pare eccessiva.

Il 25 m/s l'ho fissato perché pare che i ventilatori e soffianti siano un po' tutti a quei valori.

Deduco che se il feltro e la rete, nell'area di 0,2 m² hanno una alta resistenza e perdita idraulica mi serve comunque meno portata della teorica con niente....e fin qui ok, ma...mi sta sfuggendo come faccio a far coesistere i 600 mbar con quella finestra aperta che fa entrare aria nel vuoto del polmone.

C'è qualcuno che riesce a vedere una soluzione o un ragionamento?

PS: É tecnologicamente impossibile non avere la finestra che aspira e rompe le scatole.

In altre applicazioni sono arrivato a depressioni più alte con portate piccolissime perché zero trafilamenti e quindi era facile perché variava solo il tempo per realizzare il vuoto in camera a volume costante.
Buonasera [MENTION=21735]meccanicamg[/MENTION], è uno studio piuttosto interessante.
Mi vengono da pensare diverse cose che ho affrontato nei vari corsi di studio.
Potresti, approssimare il tuo feltro/rete ,conoscendo la porosità di questo ad un foro equivalente, vedendo l'ambiente esterno come un serbatoio con la pressione di 1 bar, conoscendo il delta P di 0.4 bar, il tipo di fluido e temperatura dovresti riuscire a calcolare la portata che attraversa il foro equivalente.

Questa portata che trovi dovrebbe essere la portata minima a cui deve lavorare il ventilatore, poi dovresti avere un controllo sulla pressione interna del sistema.


Altro ragionamento, se deve transitare una certa portata X dal foro di sezione Ap per avere i 0.6 bar, andando a inserire il feltro teoricamente hai bisogno di una portata inferiore a parità di sezione per avere i 0.6 bar.
Estremizzando il ragionamento se il feltro è infinitamente resistente è come se il foro non ci fosse. Quindi a mio avviso potresti non considerare il feltro a patto che riesci a controllare la pressione del sistema agendo sulla portata del ventilatore.

Questo è quello che ho pensato.

Saluti e buona serata.
 

bip

Utente Junior
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#16
La sagoma dei pezzi da tenere in posizione è molto complessa? Altrimenti la soluzione potrebbe essere quella di cercare di tappare il più possibile l'area scoperta, ad esempio montando delle serrande scorrevoli sulla piastra forata che sostiene il feltro, in questa maniera puoi ridurre le aree lasciate scoperte dal pezzo.
 

meccanicamg

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#17
La sagoma dei pezzi da tenere in posizione è molto complessa? Altrimenti la soluzione potrebbe essere quella di cercare di tappare il più possibile l'area scoperta, ad esempio montando delle serrande scorrevoli sulla piastra forata che sostiene il feltro, in questa maniera puoi ridurre le aree lasciate scoperte dal pezzo.
Purtroppo la geometria nonostante sia semplice, cioè rettangoli, sono disposti a misure diverse a distanze diverse con dei distanziatori filiformi a spessore costante, pertanto, non potrei nemmeno pensare di parzializzare localmente l'area aspirante per ridurne la portata.
 

meccanicamg

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#18
Buonasera [MENTION=21735]meccanicamg[/MENTION], è uno studio piuttosto interessante.
Mi vengono da pensare diverse cose che ho affrontato nei vari corsi di studio.
Potresti, approssimare il tuo feltro/rete ,conoscendo la porosità di questo ad un foro equivalente, vedendo l'ambiente esterno come un serbatoio con la pressione di 1 bar, conoscendo il delta P di 0.4 bar, il tipo di fluido e temperatura dovresti riuscire a calcolare la portata che attraversa il foro equivalente.

Questa portata che trovi dovrebbe essere la portata minima a cui deve lavorare il ventilatore, poi dovresti avere un controllo sulla pressione interna del sistema.


Altro ragionamento, se deve transitare una certa portata X dal foro di sezione Ap per avere i 0.6 bar, andando a inserire il feltro teoricamente hai bisogno di una portata inferiore a parità di sezione per avere i 0.6 bar.
Estremizzando il ragionamento se il feltro è infinitamente resistente è come se il foro non ci fosse. Quindi a mio avviso potresti non considerare il feltro a patto che riesci a controllare la pressione del sistema agendo sulla portata del ventilatore.

Questo è quello che ho pensato.

Saluti e buona serata.
Domani con più calma affronto il serbatoio da te indicato, che mi sembra possa essere un buon ragionamento. Per il discorso del feltro a resistenza infinita mi trovi pienamente d'accordo, infatti ho un vacuostato in camera, un inverter per la girante e probabilmente una valvola di intercettazione per far aumentare la portata e abbassare il grado di vuoto....non si sa mai che per la roba delicata non riesco a stare sulla curva del ventilatore e mi tocca agire meccanicamente.
 

meccanicamg

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#19
Buonasera [MENTION=21735]meccanicamg[/MENTION], è uno studio piuttosto interessante.
Mi vengono da pensare diverse cose che ho affrontato nei vari corsi di studio.
Potresti, approssimare il tuo feltro/rete ,conoscendo la porosità di questo ad un foro equivalente, vedendo l'ambiente esterno come un serbatoio con la pressione di 1 bar, conoscendo il delta P di 0.4 bar, il tipo di fluido e temperatura dovresti riuscire a calcolare la portata che attraversa il foro equivalente.

Questa portata che trovi dovrebbe essere la portata minima a cui deve lavorare il ventilatore, poi dovresti avere un controllo sulla pressione interna del sistema.
Allora (1) ambiente serbatoio infinito a p1=1013mbar, in camera (2) p2=600mbar.
Area di passaggio con rete e niente feltro...o permeabile 100%, A2=0,2m².

Applico Bernoulli semplificato tra 1 e 2:
p1 + 0,5•ro•(v1)² = p2 + 0,5•ro•(v2)²

Ma visto che la sezione (1) ha velocità nulla per definizione di serbatoio infinito v1=0 e si può riscrivere:
p1 - p2 = 0,5•ro•(v2)²

Siccome ro lo immaginiamo in condizioni standard per semplicità ro=1,2 kg/m³ ed esplicitiamo la velocità (v2)² = Q²/A² sostituiamo nell'equazione e diventa:

p1-p2 = 0,5•ro•Q²/A² da cui ricavo Q={(p1-p2)•A²/(0,5•ro)}^0,5 che messo tutto in unita SI danno e divisi nuovamente per ro e moltiplicato per 3600 si ottiene Qvol=157500m³/h....che mostruosità di un numero....quanti kW ci vorranno per farlo andare....
Questo risultato sarebbe vero, ammesso errori nei conti, se l'area aspirante nell'ambiente fosse priva di frenatura, quindi area libera.

Se concordate fin qui o ci sono ritocchi ditemelo che ho bisogno di fare chiarezza.
 

meccanicamg

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#20
Raffiniamo il discorso precedente:

Consideriamo ancora la densità dell'aria 1,2kg/m³ come se fosse vero.
Consideriamo che il feltro offre un'area di passaggi all'aria di 85% (quindi si riduce l'area di passaggio ulteriormente)
Considerazione perdite di carico feltro nulle.
Considerazione perdite di carico rete forata Ytot=Co•Q²/A² prendendo gli schemi di pagina precedente...Co=200 circa perché A1/A0=0,09 (visto che conosco le misure).

Ricalcolo Bernoulli con le perdite di carico.
p1-p2 = 0,5•ro•Q²/A² +Ytot e sostituisco le Ytot e diventa p1-p2 = 0,5•ro•Q²/A² +Co•Q²/A².....raccolgo e ottengo Q={(p1-p2)•A²/(0,5•ro+Co)}^0,5=2,4kg/s che vale a dire Qv=7200m³/h che sembra ragionevole.

Se poi in tutto ciò mettiamo T=30°C e P=600mbar otteniamo un ro=~0,6kg/m³ che vuol dire Qv=14400m³/h.

Quadra tutto? Formule? Numeri?