Portata

In fluidodinamica la portata è la quantità di fluido che attraversa una sezione di area A nell'unità di tempo.

Definizioni

Data una sezione si può definire una:

• portata ponderale (espressa in newton al secondo) se riferita al peso (massa moltiplicata per l'accelerazione gravitazionale pari a 9,80665 m/s²);
• portata di massa (o massica, espressa in chilogrammi al secondo) se riferita alla massa di fluido;
• portata molare (espressa in moli al secondo) se riferita alla quantità di materia;
• portata volumetrica (espressa in metri cubi al secondo) se riferita al volume.

Portata volumetrica

La portata volumetrica nel Sistema Internazionale si misura in metri cubi al secondo (m³/s).

La portata volumetrica $\dot V$ di fluido che transita in un tubo la cui sezione ha un'area A è pari a:

$\dot V = A \, v \cos \theta$

dove v indica la velocità del fluido, considerata uniforme e con un certo angolo rispetto alla perpendicolare della sezione.

Nel caso particolare di flusso perpendicolare all'area sarà:

$\dot V = A \, v$

Portata massica

La portata di massa o portata massica (ṁ) indica la massa che scorre attraverso una sezione nell'unità di tempo e nel Sistema Internazionale si misura in kg/s (il punto sul simbolo è usato per indicare una grandezza riferita all'unità di tempo).

Per passare dalla portata volumetrica alla portata massica, è necessario moltiplicare la portata volumetrica per la densità $\rho$ del fluido (che è espressa nel Sistema Internazionale in kg/m³).

La portata massica, o flusso massico, è quindi data dalla formula:

$\dot m = \rho \dot V = \rho \, A \, v$

dove $\, v$ è la velocità media del fluido in direzione normale all'area $\, A$.

Nella maggior parte delle applicazioni pratiche, il flusso di un fluido attraverso una tubazione od un condotto, se riferito ai valori medi delle proprietà nella generica sezione perpendicolare alla direzione del flusso, si può approssimare ad un flusso unidimensionale, ovverosia si trascurano le variazioni delle proprietà del fluido in ogni direzione tranne la direzione del flusso. Questa approssimazione se influisce poco sulla maggior parte delle proprietà del fluido, quali temperatura, pressione, densità, ha invece un effetto rilevante sulla velocità, il cui valore varia da zero in prossimità delle pareti ad un massimo in corrispondenza dell'asse a causa degli effetti viscosi (attrito tra strati fluidi). Nell'ipotesi di flusso unidimensionale si può assumere la velocità costante sull'intera sezione trasversale e pari ad un valore medio equivalente. Si ottiene in questo caso:

$\dot m = \rho \, \bar v \, A$

dove con $\bar v$ si è indicato il valor medio della velocità.

Voci correlate

• Flusso
• Legge di Leonardo
• Effetto Venturi
• Equazione di Bernoulli
• Fluidodinamica
• Flusso quasi-unidimensionale
• Misure di portata

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