Un campo elettrico è in grado di generare tre diverse forze di volume su di un mezzo dielettrico, le quali ne possono drasticamente modificare la dinamica. In un fluido monofase, sotto l’azione di un campo in corrente diretta, la forza di Coulomb, agente sulla carica libera presente, domina sulle altre forze di natura elettrica. L’origine fisico-chimica di questa carica, di tipo ionico, e la sua interazione con le molecole neutre circostanti sono state analizzate per il fenomeno di “ion injection”, inizialmente da un punto di vista teorico. Di seguito, esperimenti atti a determinare l’efficacia del processo elettroidrodinamico in termini d’incremento dello scambio termico sono stati condotti in cinque tra i principali regimi convettivi: (i) convezione naturale su piastra scaldata, bagnata superiormente e (ii) inferiormente, (iii) convezione forzata in un condotto a sezione quadrata, scaldato da un lato, e (iv) convezione mista in un condotto di sezione anulare, uniformemente riscaldato, con flusso verticale ascendente e (v) orizzontale. Gli elettrodi di alta tensione, testati ad entrambe le polarità, sono punte di svariati materiali, ottenute per mezzo di tecniche diverse. Paragoni fra alcuni fluidi d’interesse tecnologico sono stati effettuati, ottenendo in tutti i casi rimarchevoli miglioramenti dello scambio termico convettivo, a spesa energetica trascurabile. Un’importante analogia termofluidodinamica è stata evidenziata tra getti ionici indotti dal campo elettrico e classici getti sommersi impattanti sulla superficie di scambio termico. Inoltre, una combinazione ottima di fluido di lavoro e configurazione di elettrodo per un flusso interno è stata selezionata. Fra le numerose applicazioni delle tecniche elettroidrodinamiche, ne è stata scelta una: un dissipatore termico per impieghi spaziali di tipo “cold plate”, di cui è stata fornita una soluzione progettuale con prestazioni notevolmente migliori rispetto a quanto attualmente è a disposizione dell’industria e rispettando le specifiche per il collocamento sulla Stazione Spaziale Internazionale.

Single-phase thermo-fluid dynamics under electric fields: phenomenology and technological potential

2006

Abstract

Un campo elettrico è in grado di generare tre diverse forze di volume su di un mezzo dielettrico, le quali ne possono drasticamente modificare la dinamica. In un fluido monofase, sotto l’azione di un campo in corrente diretta, la forza di Coulomb, agente sulla carica libera presente, domina sulle altre forze di natura elettrica. L’origine fisico-chimica di questa carica, di tipo ionico, e la sua interazione con le molecole neutre circostanti sono state analizzate per il fenomeno di “ion injection”, inizialmente da un punto di vista teorico. Di seguito, esperimenti atti a determinare l’efficacia del processo elettroidrodinamico in termini d’incremento dello scambio termico sono stati condotti in cinque tra i principali regimi convettivi: (i) convezione naturale su piastra scaldata, bagnata superiormente e (ii) inferiormente, (iii) convezione forzata in un condotto a sezione quadrata, scaldato da un lato, e (iv) convezione mista in un condotto di sezione anulare, uniformemente riscaldato, con flusso verticale ascendente e (v) orizzontale. Gli elettrodi di alta tensione, testati ad entrambe le polarità, sono punte di svariati materiali, ottenute per mezzo di tecniche diverse. Paragoni fra alcuni fluidi d’interesse tecnologico sono stati effettuati, ottenendo in tutti i casi rimarchevoli miglioramenti dello scambio termico convettivo, a spesa energetica trascurabile. Un’importante analogia termofluidodinamica è stata evidenziata tra getti ionici indotti dal campo elettrico e classici getti sommersi impattanti sulla superficie di scambio termico. Inoltre, una combinazione ottima di fluido di lavoro e configurazione di elettrodo per un flusso interno è stata selezionata. Fra le numerose applicazioni delle tecniche elettroidrodinamiche, ne è stata scelta una: un dissipatore termico per impieghi spaziali di tipo “cold plate”, di cui è stata fornita una soluzione progettuale con prestazioni notevolmente migliori rispetto a quanto attualmente è a disposizione dell’industria e rispettando le specifiche per il collocamento sulla Stazione Spaziale Internazionale.
22-apr-2006
Italiano
Grassi, Walter
Università degli Studi di Pisa
File in questo prodotto:
File Dimensione Formato  
03_table_of_contents.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 84.51 kB
Formato Adobe PDF
84.51 kB Adobe PDF
04_citation.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 11.76 kB
Formato Adobe PDF
11.76 kB Adobe PDF
05_foreword.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 28.87 kB
Formato Adobe PDF
28.87 kB Adobe PDF
06_chapter_1.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 1.63 MB
Formato Adobe PDF
1.63 MB Adobe PDF
07_chapter_2.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 7.05 MB
Formato Adobe PDF
7.05 MB Adobe PDF
08_chapter_3.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 2.97 MB
Formato Adobe PDF
2.97 MB Adobe PDF
09_chapter_4.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 59 kB
Formato Adobe PDF
59 kB Adobe PDF
10_bibliography.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 200.25 kB
Formato Adobe PDF
200.25 kB Adobe PDF
11_blank.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 9.67 kB
Formato Adobe PDF
9.67 kB Adobe PDF
12_appendices.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 57.96 kB
Formato Adobe PDF
57.96 kB Adobe PDF
13_nomenclature.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 237.29 kB
Formato Adobe PDF
237.29 kB Adobe PDF
14_ringraziamenti.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 14.56 kB
Formato Adobe PDF
14.56 kB Adobe PDF
15_last_page.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 12.75 kB
Formato Adobe PDF
12.75 kB Adobe PDF
01_front_page.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 75.17 kB
Formato Adobe PDF
75.17 kB Adobe PDF
02_abstract.pdf

embargo fino al 06/04/2046

Tipologia: Altro materiale allegato
Dimensione 21.5 kB
Formato Adobe PDF
21.5 kB Adobe PDF

I documenti in UNITESI sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.14242/144077
Il codice NBN di questa tesi è URN:NBN:IT:UNIPI-144077