PRIMO SISTEMA SPERIMENTALE

Tab. 5.4 – Caratteristiche dei cinque sistemi sperimentali

5.2.1 PRIMO SISTEMA SPERIMENTALE

Nel sistema di partenza, S1, l’induttore è formato da dieci avvolgimenti di spire attorno ad un cilindro in plastica di diametro 31 mm inserito alla base della struttura di sostegno (Fig. 5.20).

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All’interno del cilindro se ne trova un altro, di diametro inferiore, in cui è avvolta la bobina di raccolta, formata da 10 avvolgimenti di rame smaltato di diametro 20 mm, e utilizzata per la rilevazione della tensione indotta dal campo magnetico (Fig. 5.

Fig. 5.21 – Bobina di raccolta (indicata con freccia tratteggiata).

Negli spazi d’aria presenti tra i due cilind

del polistirolo. Per le prove sperimentali, la provetta da laboratorio viene infilata nell’apposita struttura di sostegno in modo tale che il ferrofluido venga posizionato a circa metà dell’induttore. Il sistema è fatto ruotare dal motore a circa 38 giri/min in modo da mantenere le nanoparticelle in movimento.

Fin da subito appare evidente che il sistema risulta poco isolato: il riscaldamento del rame dell’induttore influenza in modo rilevante il riscald

provetta, invalidando la misura. Sono stati utilizzati e confrontati due tipi di nanoparticelle, denominati C1 e C2.

In tabella 5.5 sono riassunte le misure magnetiche a cui sono stati sottoposti i due campioni in riferimento a diverse condizioni di lavoro (A, B, C).

SISTEMA 1 ε (V) f (kHz) i (A) φ (μWb) B (mT) H (kA/m) Tab. 5.5

Per ogni condizione di lavoro, l’idea di tenere il ferrofluido in movimento con il motore nasce dal fatto che si vorrebbe evitare il deposito delle nanoparticelle sul fondo. Nelle figure 5.22 e 5.23 sono rappresentati gli andamenti di temperatura medi delle particelle C1 e C2 con sistema in movimento e per ogni condizione di lavoro (A, B, C).

All’interno del cilindro se ne trova un altro, di diametro inferiore, in cui è avvolta la bobina 10 avvolgimenti di rame smaltato di diametro 20 mm, e utilizzata per la rilevazione della tensione indotta dal campo magnetico (Fig. 5.21).

Bobina di raccolta (indicata con freccia tratteggiata).

Negli spazi d’aria presenti tra i due cilindri e tra quello più interno e la provetta è inserito del polistirolo. Per le prove sperimentali, la provetta da laboratorio viene infilata nell’apposita struttura di sostegno in modo tale che il ferrofluido venga posizionato a circa sistema è fatto ruotare dal motore a circa 38 giri/min in modo da mantenere le nanoparticelle in movimento.

Fin da subito appare evidente che il sistema risulta poco isolato: il riscaldamento del rame dell’induttore influenza in modo rilevante il riscaldamento del ferrofluido all’interno delle provetta, invalidando la misura. Sono stati utilizzati e confrontati due tipi di nanoparticelle,

In tabella 5.5 sono riassunte le misure magnetiche a cui sono stati sottoposti i due campioni iferimento a diverse condizioni di lavoro (A, B, C).

SISTEMA 1 A B C ε (V) 2,2 2,4 2,7 f (kHz) 35 29 26 i (A) 19 26 34 φ (μWb) 1 1,34 1,65 B (mT) 3.2 4.3 5.3 H (kA/m) 2.5 3.4 4.2

Tab. 5.5 – Misure magnetiche del sistema 1

di lavoro, l’idea di tenere il ferrofluido in movimento con il motore nasce dal fatto che si vorrebbe evitare il deposito delle nanoparticelle sul fondo. Nelle sono rappresentati gli andamenti di temperatura medi delle particelle C1 2 con sistema in movimento e per ogni condizione di lavoro (A, B, C).

All’interno del cilindro se ne trova un altro, di diametro inferiore, in cui è avvolta la bobina 10 avvolgimenti di rame smaltato di diametro 20 mm, e utilizzata

ri e tra quello più interno e la provetta è inserito del polistirolo. Per le prove sperimentali, la provetta da laboratorio viene infilata nell’apposita struttura di sostegno in modo tale che il ferrofluido venga posizionato a circa sistema è fatto ruotare dal motore a circa 38 giri/min in modo da

Fin da subito appare evidente che il sistema risulta poco isolato: il riscaldamento del rame amento del ferrofluido all’interno delle provetta, invalidando la misura. Sono stati utilizzati e confrontati due tipi di nanoparticelle,

In tabella 5.5 sono riassunte le misure magnetiche a cui sono stati sottoposti i due campioni

di lavoro, l’idea di tenere il ferrofluido in movimento con il motore nasce dal fatto che si vorrebbe evitare il deposito delle nanoparticelle sul fondo. Nelle sono rappresentati gli andamenti di temperatura medi delle particelle C1

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Fig. 5.22 – Andamenti di temperatura (in °C) del ferrofluido C1 nel sistema 1 per intensità del campo magnetico crescenti (A, B, C).

Le temperature di partenza dei due ferrofluidi sono diverse¹⁹ (24.6°C per C1, 27°C per C2) e quindi, per effettuare una comparazione, è necessario soffermarsi sul loro incremento nella durata dell’esperimento.

Fig. 5.23 – Andamenti di temperatura (in °C) del ferrofluido C2 nel sistema 1 per intensità del campo magnetico crescenti (A, B, C).

Dai dati in tabella 5.6 e 5.7, risulta evidente che entrambi i campioni si comportano in maniera pressoché identica se soggetti allo stesso campo magnetico e, in particolare, che il salto di temperatura maggiore (9.6 °C per le C1 e 10.8°C per le C2) si ha in presenza del campo magnetico maggiore (H = 4.2 kA/m).

SISTEMA 1 C1 C2

A B C A B C

T_i (°C) 24.6 24.6 24.6 27 27 27

Tf(°C) 29.3 30.9 34.2 31.4 33.9 37.8

ΔT (°C) 4.7 6.3 9.6 4.4 6.9 10.8

Tab. 5.6 – Schema delle temperature di C1 e C2 nel primo sistema sperimentale in relazione a diverse condizioni magnetiche A, B, C.

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Gli esperimenti sono stati effettuati in giorni diversi 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 C1-A-S1 C1-B-S1 C1-C-S1 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 C2-A-S1 C2-B-S1 C2-C-S1

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E’ stata inoltre valutata l’influenza del movimento del sistema sul riscaldamento della nanoparticelle effettuando delle prove sui campioni C1 in presenza e in assenza del motore (Fig. 5.24).

Fig. 5.24 – Andamenti di temperatura (in °C) del ferrofluido C1 nel sistema 1 per intensità del campo magnetico crescenti (A, B, C) in presenza e assenza di motore.

Risulta chiaro che la presenza del motore non incide significativamente sulla misura di temperatura.

I principali problemi di questo sistema sono associati alla mancanza di isolamento: il polistirolo tra la provetta e il tubo in plastica non impedisce la trasmissione del calore generato dalle spire percorse da corrente. Di conseguenza, le misure di temperatura delle nanoparticelle risultano poco attendibili.