sto cercando un flussimetro digitale che mi misuri la portata volumetrica di un gas (elio nel mio caso) che fuoriesce da un aerostato.
Il flussimetro mi serve perché dovrò collegare all'aerostato due VALVOLE:
Valvola A : collegata all'aerostato e ad una piccola "camera d'aria" con all'interno elio ad alta pressione;
Valvola B : collegata all'aerostato;
Controllando le due valvole, potrò far variare l'altezza al mio aerostato.
Il problema è per trovarmi con i miei calcoli (e far si che le variazioni di altezza siano precise) mi tocca conoscere un dato:
PORTATA MASSICA (che è uguale al prodotto tra Portata volumetrica e peso specifico del gas).
Ma io non conosco la portata volumetrica ( Velocita di efflusso del gas * Area della sezione dalla quale fuoriesce).
Quindi debbo per forza usare qualcosa che mi misura la portata volumetrica del gas...
Cercando su internet, ho letto che questi strumenti si chiamano FLUSSIMETRI.
cyberhs:
Mentre comprendo la necessità delle due valvole, mi sfugge il metodo di calcolo.
La portanza dell'Elio non dovrebbe essere proporzionale alla sua pressione nell'aerostato ed alla temperatura?
Plausibile, ma non so come calcolarmi la velocita' di efflusso del gas (dato indispensabile per potermi calcolare la portata massica).
Io non so quanto tempo tenere aperta la valvola (perche' appunto non conosco la velocita'). Ho chiesto ad un amico che fa il politecnico ma niente.... ho cercato ma niente (o forse sono calcoli troppo elaborati). La soluzione migliore (ho pensato) sarebbe stata mettere un flussimetro (misuratore di portata) in serie alla valvola e in base al valore letto dal flussimetro controllare la valvola.
Ma a parte tutto, come calcoli poi la perdita di portanza dovuta alla fuga di elio dal pallone ? (l'elio tende a sfuggire da qualsiasi contenitore, se gli dai abbastanza tempo) ... o non usi il sistema per tempi lunghi ?
Un'alternativa al flussimetro potrebbe essere l'uso di un'ugello di diametro noto, e abbastanza piccolo (decimi di mm. per intenderci) ... sapendo la pressione a cui introduci il gas ed il diametro dell'ugello, dovrebbe essere possibile calcolare la quantita' di gas in rapporto al tempo, se non sbaglio ...
cyberhs:
Penso che il sistema migliore sia quello di tener controllata la pressione del gas che varia con l'altitudine e con la temperatura.
Con un sistema di controllo della sola pressione all'interno del pallone dovresti ottenere lo stesso risultato.
Un sistema di controllo della pressione interna? E come ???
Comunque io inserirei un sensore di pressione e un sensore di temperatura all'interno (per controllare i parametri dell'elio) e altrettanti sensori all'esterno per controllare i parametri (P e T) dell'aria. Io all'aerostato devo far fare piccole variazioni di altezza... Diciamo non oltre i 50 centimetri.
L'aerostato e' a forma toroidale (e ha un volume di 2mc).
@etemenanki
La tua idea sarebbe bella ma un po' troppo complicata da realizzare. I calcoli per la pressione (in prossimita' di ugelli) sono piu' complicati mi serve uno strumento che sia piu' preciso dei miei calcoli
Se, come penso, l'altitudine è correlata alla pressione del gas, l'aumento di questa (apertura della valvola di immissione gas) corrisponde ad un innalzamento del pallone.
Viceversa un calo di pressione (apertura della valvola di emissione gas) corrisponde ad una discesa del pallone.
Il secondo parametro da monitorare dovrebbe essere un altimetro (che, peraltro, non so se raggiunge la precisione di 50cm) che verifichi costantemente l'altitudine.
Uhm, no, aspetta, la sola pressione non cambierebbe l'altitudine ... anzi, se l'involucro non fosse elastico, ad un'aumento della pressione corrisponderebbe una riduzione della portanza (perche' il gas all'interno di un'involucro NON estensibile, a pressione maggiore peserebbe di piu) ...
E' il contrario, ovviamente, se l'involucro e' elastico ... piu si espande, contenendo gas piu leggero dell'aria, e piu ovviamente ha portanza (o per essere piu precisi spinta ascensionale, la portanza e' un'altra cosa) ... ma in quel caso per avere indicazioni precise dalla pressione, bisognerebbe anche conoscere il coefficente di elasticita' dell'involucro e la pressione esterna (in parole povere, piu l'involucro si espande a parita' di pressione interna, piu spinta ascensionale guadagna, e ovviamente piu la pressione esterna e' ridotta, piu si espande a parita' di pressione interna, ma se gli spostamenti che servono sono di una cinquantina di cm, questo e' ininfluente ... fossero metri, magari ...)
cyberhs:
Se, come penso, l'altitudine è correlata alla pressione del gas, l'aumento di questa (apertura della valvola di immissione gas) corrisponde ad un innalzamento del pallone.
Viceversa un calo di pressione (apertura della valvola di emissione gas) corrisponde ad una discesa del pallone.
Il secondo parametro da monitorare dovrebbe essere un altimetro (che, peraltro, non so se raggiunge la precisione di 50cm) che verifichi costantemente l'altitudine.
No ti spiego:
l'altezza dell'aerostato dipende unicamente dalla forza archimede.
Volume pallone * peso specifico elio
il pallone vola se la forza di archimede e' maggiore della forza peso (massa di tutta la struttura * g)
Questo fa capire come tutto dipenda dai pesi specifici :
del fluido nell'aerostato (elio)
il fluido nel quale il "corpo" e' immerso (aria)
I pesi specifici variano in base alla PRESSIONE ATMOSFERICA (e quindi non e' propriamente giusto quando dici altitudine ) e alla TEMPERATURA.
E' quindi chiaro come l'altezza dell'aerostato e' controllabile solo attraverso la variazione del peso specifico dell'elio. E come ben hai scritto, se immettiamo elio nell'aerostato vi e' una caduta di altezza. Se invece lo facciamo uscire, l'altezza aumenta.
Ovviamente tutto dipende sempre da P e T dell'aria.
In realta' ci sarebbe un altra metodo per controllare l'altezza dell'aerostato. Ovvero variando la temperatura nell'aerostato. Ma non e' fattubile.
Il problema e' capire la portata massica (portata volumetrica * peso specifico elio).
Non me la posso calcolare perche' non conosco la velocita' di efflusso del gas. L'unica cosa sarebbe trovare un flussimetro digitale adatto per arduino... Ma io di elettronica sono ancora una mezza capra quindi fatico a capire quale sia adatto...
Quello della ormon sarebbe adatto, ma ce scritto che bisogna calibrarlo a seconda del gas -.-"
ciao
premetto che ho letto velocemente i post, ma se usi un tubo venturi, puoi calcolare la velocità del gas, ma devi cercare anche un sensore di pressione differenziale, non dovrebbe essere necessario tararlo, sono un po arrugginito ma guarda questo link
stefa24:
voglio sperare che sia al primo anno e con un corso di studi lontano da quello che ti serve
Esatto
Comunque prendero' in considerazione l'idea di usare un tubo venturi, ma poco fa' mi e' venuta un' altra idea....
E se semplicemente effettuassi delle continue misurazioni della pressione (interna) durante l'apertura della valvola, chiudendo quest'ultima quando il sensore mi da una lettura che mi permette di avere il giusto peso specifico dell'elio???
Faccio un esempio:
Diciamo che io volessi far stare a mezz'aria (quindi equilibrio delle due forze: archimede e forza peso).
P. Aria = 1.129 kg/m3
Pressione Aria= 950 hPa
T= 20° C
P.Elio= 0,155 kg/m3
Pressione Elio= 950 hPa
T= 20° C
Volume Aerostato= 2mc
Massa struttura= 2 kg
Con questi dati viene fuori che:
Forza Archimede= 22,15 N
Forza peso= 22,66 N
Dobbiamo equilibrare le due forze, quindi per farlo bisogna avere un peso specifico dell'elio diverso, ovvero circa:
0,128 kg/m3
Quindi, usando la formula della legge dei gas sappiamo che:
P= (RTd)/M
P= pressione
R= costante dei gas
T= temperatura
M= massa molecolare
d= peso specifico
Viene circa 779 hPa
quindi io apro la valvola per l'efflusso dell'elio e inizio a fargli fare in loop le misurazioni della pressione. Non appena e' letto un valore simile chiudo la valvola.
Che dite???
Ho solo questo dubbio (per ora):
con la perdita di elio, variera' anche la temperatura interna??
ciao
sensori di pressione ce ne sono di tutti i tipi, un gas che espande riduce la sua temperatura, per ridurre il fenomeno devi alettare il tubo che va al pallone e usare rame e/o alluminio
stefa24:
ciao
sensori di pressione ce ne sono di tutti i tipi, un gas che espande riduce la sua temperatura, per ridurre il fenomeno devi alettare il tubo che va al pallone e usare rame e/o alluminio
Diciamo che questo problema della
Temperatura e' solo per il tubo dal quale arriva l'elio (presente nella camera d'aria con l'elio ad alta pressione) giusto?
E che intendi per "allettare il tubo" ?
E in generale che ne pensi della mia idea (nell'ultimo post) ???
Diciamo che questo problema della
Temperatura e' solo per il tubo dal quale arriva l'elio (presente nella camera d'aria con l'elio ad alta pressione) giusto?
E' quindi chiaro come l'altezza dell'aerostato e' controllabile solo attraverso la variazione del peso specifico dell'elio. E come ben hai scritto, se immettiamo elio nell'aerostato vi e' una caduta di altezza. Se invece lo facciamo uscire, l'altezza aumenta.
se il pallone toroidale è elastico, metto elio, al'aumento di quota, si ha una riduzione di pressione atmosferica quindi una espansione del gas contenuto e quindi un aumento del volume del pallone fino a cui il gas non riesce più espandere il pallone
