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La struttura dei getti d'acqua ad alta velocità. Studio teorico e sperimentale

Informazioni tesi

  Autore: Paolo Tomasi
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 1999-00
  Università: Università degli Studi di Cagliari
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio
  Relatore: Raimondo Ciccu
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 128

Oggetto della ricerca della tesi sono i getti d’acqua stazionari ad alta velocità, così chiamati perché presentano caratteristiche idrodinamiche costanti nel tempo in ciascun punto del profilo. La velocità del getto dipende esclusivamente dalla pressione dell’acqua e non è influenzata dalla geometria dell’ugello. La portata del getto è calcolata moltiplicando l’area della sezione del getto per la sua velocità; la sezione del getto può essere messa in relazione con la sezione dell’orifizio dell’ugello mediante il coefficiente di contrazione o di deflusso, che dipende dalla forma dell’ugello.
Per i calcoli pratici abbiamo utilizzato le ipotesi del teorema di Bernoulli valido per liquidi perfetti, anche se l’esperienza ha dimostrato che un liquido reale spinto attraverso un ugello si comporta in modo differente.
Nella parte sperimentale abbiamo misurato la variazione della forza esercitata da un getto d’acqua ad alta velocità su una superficie bersaglio al variare delle seguenti variabili sperimentali:
· pressione
· distanza di stand-off
· diametro dell’ugello

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L’aggiunta di polimeri in soluzione aumenta la viscosità cinematica dell’acqua, che è è la più importante delle caratteristiche reologiche del fluido: infatti all’aumentare della viscosità migliora la coerenza e la stabilità del getto d’acqua ad alta pressione (vedi la figura 21). Questo effetto consente di ottenere un solco particolarmente ristretto quando si tagliano materiali di notevole spessore e di ridurre le striature sugli angoli di taglio. Naturalmente esistono dei limiti tecnici, dettati dal corretto funzionamento del sistema di pressurizzazione, all’incremento della viscosità cinematica della soluzione. Il limite suggerito dai produttori di pompe è di 20 mm 2 /s. L’introduzione di un polimero all’interno dell’acqua comporta una serie di vantaggi: • migliora, come si può osservare nella figura, la coerenza del getto • amplifica l’efficacia della distanza di taglio del getto • allunga la vita dei componenti dell’intensificatore ciò è dovuto al fatto che il polimero miscelato all’acqua funge da lubrificante • riduce il rumore che si genera nelle operazioni di taglio • contiene i costi • elimina il bisogno di una unità indipendente per filtrare ed elevare la pressione dell’acqua

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Parole chiave

idrodinamica
getti d'acqua
liquidi perfetti

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