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Titolo: Estate: tempo di ventilatori

È una cosa che mi sono sempre chiesto:
Consideriamo un ventilatore (o un fon): l'aria che viene spinta fuori è più
"forte" dell'aria che viene risucchiata dentro l'apparecchio; in altre
parole con una mano (o anche con una fiamma di un accendino) troviamo che la
velocità dell'aria è molto maggiore nelle zone dove questa viene allontanata
dal ventilatore, rispetto a quelle (simmetriche rispetto al ventilatore)
dove l'aria viene risucchiata.
Allo stesso fenomeno credo sia riconducibile un altro esperimento:
soffiando noi possiamo allontanare, per esempio, piccoli pezzettini di
carta. Non è invece possibile l'inverso: per quanto possiamo aspirare aria
non attireremo mai nessun pezzettino di carta (tranne nel caso che questi si
trovino a distanze minime dalla bocca)
Un grazie a chi mi spiegherà questo fenomeno.
Ciao
Vichingo.

...

L'aria di un ambiente, passando attraverso un ventilatore, subisce
un'accelerazione ovvero un aumento della velocità longitudinale e una
diminuzione della pressione.
La velocità e la pressione in un flusso (anche all'interno di
condotti) sono legate da una relazione detta di Bernuilli.
Tale relazione dice a grandi linee (trascurando alcuni termini di
resistenza) che la somma della pressione, della velocità a monte del
ventilatore sono pari (circa) alla somma della velocità, della
pressione e della prevalenza del ventilatore a valle (la prevalenza è
il delta di pressione che il ventilatore è in grado di imprimere
all'aria).
L'aria quindi si avvicina da tergo al ventilatore il quale comincia a
far sentire il suo effetto risucchiando l'aria, e poi la spara
accelerata dalla parte opposta.
L'inerzia dell'aria però fa si che essa, uscita dal ventilatore,
mantenga ancora per qualche metro una velocità diretta come l'asse del
ventilatore, questo a causa della forma delle pale del ventilatore. Le
componenti trasversali sono viceversa trascurabili.
Quindi l'aria si muoverà, ancora per un po', lungo un tubo immaginario
posto a valle del ventilatore, di sezione pari circa al diametro della
girante, con velocità longitudinale elevata, dando quindi sensazione
di raffrescamento.
A monte invece le velocità sono distribuite in modo uniforme sia
trasversali che longitudinali, cioè il ventilatore sta aspirando da
una sezione apparente molto grande (e velocità piccola a parità di
portata) e quindi non si ha un asse preferenziale di movimento
dell'aria e non si sente molto l'effetto dell'aspirazione.
Ecco perchè a valle si ha un effetto "tubo" che a monte non c'è, se
provassimo a mettere a monte un tubo di plastica che riducesse la
sezione avremmo un effetto di aumento di velocità molto più marcato,
basta provare un aspirapolvere.
Ad esempio il phon ha spesso un accessorio costituito da una bocchetta
che diminuisce la sezione di uscita, questo per aumentare la vel.
dell'aria in uscita.
Bye 
Stan

 dove l'aria viene risucchiata.
[cut]
Ci sono alcuni effetti concomitanti.
La geometria del fon e' tale che l'area della sezione trasversa del getto
emesso e' inferiore a quella del getto aspirato, se grossolanamente
ipotizzassimo che la densita' dell'aria entrante fosse uguale a quella
dell'aria uscente, avremmo per la legge di conservazione della massa
che le componenti della velocita' lungo l'asse del fon mediate sulla
sezione trasversa all'ingresso e all'uscita sarebbero in rapporto inverso
rispetto alle sezioni.
L'aria in uscita viene emessa con netta prevalenza lungo la direzione
dell'asse del fon, quella entrante viene aspirata da diverse direzioni,
di conseguenza la sua quantita' di moto media ad una certa distanza
dall'ingresso e' minore di quella dell'aria uscente.
Le palette della ventola all'interno del fon cedono energia cinetica
all'aria entrante e ne aumentano la velocita', questo aumento di velocita'
puo' essere grande a piacere, naturalmente finche' non si raggiungono
i limiti strutturali dei materiali con cui si costruisce il fon, invece il valore
della velocita' dell'aria entrante, per una fissata geometria, e' determinato
e limitato dal valore della depressione generata dalla ventola, che non
puo' superare il valore della pressione atmosferica.
Ciao
--
Giorgio Bibbiani

 dall'ingresso e' minore di quella dell'aria uscente.
E fin qui ci siamo, perché questo č ciň che si deduce direttamente
dall'esperienza. Il punto che non capisco č perché accade questo, ossia
quali sono le cause per le quali l'aria in uscita viene emessa con netta
prevalenza lungo la direzione dell'asse del fon, mentre quella entrante
viene aspirata da diverse direzioni?
Ciao e grazie,
Vichingo.

 dell'aria e non si sente molto l'effetto dell'aspirazione.
Giusto ma non capisco perché vi è questa asimmetria tra l'aria aspirata e
l'aria spinta.
Mi spiego meglio: consideriamo un tubo abbastanza lungo al cui interno vi
sia un ventilatore in funzione; è naturale che all'interno del tubo la
velocità dell'aria aspirata è uguale a quella dell'aria spinta dal
ventilatore. Ora facciamo sparire improvvisamente il tubo; avremo che dalla
parte davanti il ventilatore, l'aria continua a muoversi approssimativamente
come prima, mentre dalla parte dietro il ventilatore, il flusso d'aria
cambia completamente conformazione. È come se le particelle d'aria sapessero
se sono risucchiate o spinte dal ventilatore; ciò non è possibile, ma allora
qual è la causa di questo diverso comportamento?
Ciao e grazie,
Vichingo.

 viene aspirata da diverse direzioni?
Nel caso particolare del fon e' importante anche la sua geometria
costruttiva, non per nulla la bocchetta di uscita dell'aria ha forma
tubolare, in generale per un ventilatore la causa e' che la ventola
impartisce all'aria una componente della velocita' lungo la direzione
dell'asse.
Se puo' essere utile un'analogia, pensa ad un bimbo che sulla battigia
raccoglie l'acqua del mare in un secchiello e la lancia verso riva,
l'acqua arriva al secchiello da molte direzioni diverse ma viene
spruzzata solo nella direzione voluta dal lanciatore.
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani

 qual è la causa di questo diverso comportamento?
faccio un'ipotesi.
Secondo me dipende dalla geometria delle pale, cioè esse danno una direzione
all'aria in uscita tale che l'aria è come se fosse "idealmente" incanalata
in un tubo.
Altrimenti che senso avrebbe costruire dei ventilatori, se essi non
convogliassero l'aria in una regione di spazio con una sezione abbastanza
piccola?
Il ventilatore spinge l'aria in una sezione pari al diametro delle sue pale,
circa. Quindi se usi l'equazione di Bernoulli trovi che cosa succede
all'aria dietro, tubo di sezione grandissima rispetto alle pale del
ventilatore, e all'aria convogliata in una sezione minima rispetto alla
sezione della stanza (aria che esce dal ventilatore).
Naturalmente le molecole d'aria non possono sapere dove si trovano... :-)
Ciao,
Daniele