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Misura di portata

Si definisce come portata di un fluido in un condotto la quantità di esso (in volume o in peso) che passa attraverso una sezione del condotto nell'unità di tempo.

Consideriamo il caso di un fluido incomprimibile in moto entro una tubazione di sezione costante A, come in Fig. 1.

Tutte le particelle in moto hanno velocità uguale, uniforme e direzione parallela all'asse della condotta. All'istante t1 le particelle attraversano la sezione 1 e all'istante t2 le stesse particelle, dopo aver percorso uno spazio S, attraversano la sezione 2. Il volume descritto dalla sezione fluida sarà:

V = S · A

Per definizione, la portata Q sarà così espressa:

Q = V/t2 - t1 = S · A/t

 

ma il rapporto S/t rappresenta la velocità v con la quale il fluido si è spostato dalla sezione 1 alla sezione 2, per cui si può scrivere

Q = A · v

dove Q è la portata, A è la sezione della tubazione e v è la velocità del fluido. La portata di cui stiamo parlando è definita "portata volumetrica", poiché le unità di misura considerate sono v = m/s e A = m2. Quindi se Q = A · v allora avremo che Q = m2 · m/s = m3/s.

All'atto pratico si andranno ad usare dei multipli di queste unità di misura, come i m3/h o anche i L/h, poiché

1 m3/s = 3600 m3/h e 1 m3/h = 1000 L/h

Moltiplicando la portata volumetrica Q per il peso specifico Y del fluido (espresso in kg/m3), si ottiene la "portata ponderale" G:

G = Q · Y = m3/s · kg/m3 = kg/s

Anche per la portata ponderale G in pratica si usano altre unità di misura ricavate da quella fondamentale, per esempio il kg/h e la t/h.

Nel caso di gas, si esprime la portata volumetrica in Nm3/h (normali metri cubi/ora), cioè riferita alle condizioni normali generalmente considerate per i gas, che sono

  • Tn = 273 K
  • Pn = 10.330 kg/m2

in quanto il peso specifico di un gas è influenzato sia dalla temperatura che dalla pressione di esercizio:
Y1 = Yn · P1/Pn · Tn/T1

dove P1 e T1 rispettivamente in kg/m2 e gradi K.

Nota la portata volumetrica Q espressa in m3/h e le condizioni di esercizio (P1 e T1), è possibile risalire alla portata normale Qn:
Qn = Q · P1/Pn · Tn/T1 Nm3/h