tesi magistrale in fisica dell'atmosfera e oceanografia fisica

Tesi di Laurea Magistrale inFisica dellrsquoAtmosfera e Oceanografia Fisica

STUDIO DEGLI EFFETTI DELLA TEMPERATURA SUPERFICIALE SULLA DEPOSIZIONE DI AEROSOL TRAMITE

ANALISI TERMOGRAFICALaureanda

Francesca Di NicolaRelatoriChma Profssa Silvana Di SabatinoDott Riccardo Buccolieri

Facoltagrave di Scienze Matematiche Fisiche e NaturaliCorso di Laurea Magistrale in Valutazione drsquoImpatto e Certificazione Ambientale

Corso di Laurea Magistrale in Valutazione drsquoImpatto e Certificazione Ambientale Introduzione

Vie di rimozione dellrsquoaerosol atmosferico

Lrsquo immissione di particelle nellrsquoaria al giorno egrave stimate intorno ai 10 milioni di tonnellate

(Air Quality Guidelines Europe 2000)

1mm

1cm

25 μm

deposizione secca deposizione umidaParticelle fini diametro

compreso tra 01 e 25 μm


Deposizione secca

Rimozione dellrsquoaerosol atmosferico Deposizione su superficiDiminuzione della riflettanza

Tra le diverse forze che agiscono sul processo di deposizione consideriamo la forza termoforeticaLe particelle disperse nellrsquoaria sono soggette a urti da parte delle molecole di gas In presenza di un gradiente di temperatura le molecole di gas provenienti dal lato caldo hanno una velocitagrave maggiore di quelli provenienti dal lato sinistro Pertanto la maggior quantitagrave di moto ricevuto dal lato destro provoca una forza netta verso sinistra


Corso di Laurea Magistrale in Valutazione drsquoImpatto e Certificazione Ambientale Velocitagrave termoforetica




Temperatura superfice lt Temperatura aria Temperatura aria lt Temperatura superfice

Corso di Laurea Magistrale in Valutazione drsquoImpatto e Certificazione Ambientale Obiettivi

STUDIARE LA DISTRIBUZIONE DI TEMPERATURA SUPERFICIALE DI DIVERSI MATERIALI UTILIZZATI

NELLrsquoEDILIZIA E COME ESSA INFLUISCE SULLA DEPOSIZIONE DELLrsquoAEROSOL

Lrsquoapprofondimento delle conoscenze sulla deposizione puograve fornire un contributo

nellrsquoinnovazione tecnologica riguardante i materiali usati in edilizia e nella

gestione sostenibile della pianificazione delle zone urbane


Il presente lavoro di Tesi egrave parte di un progetto piugrave grande il cui obiettivo egrave lo studio

della deposizione secca in atmosfera naturale su diversi materiali da costruzione

Lrsquoesperimento condotto consisteva nellrsquoemissione controllata di un aerosol

tracciante e di uno schema complesso di strumentazione che acquisiva i dati di

concentrazione temperatura e velocitagravedirezione del vento ad alta frequenza

Tuttavia Per quanto riguarda gli obiettivi di questo lavoro di tesi lrsquoattenzione egrave stata

posta essenzialmente sulla parte termica utilizzando i dati di termocamera

anemometri e termocoppie

Corso di Laurea Magistrale in Valutazione drsquoImpatto e Certificazione Ambientale

MARMO

CERAMICA

PIETRA LECCESE

STANDARD GLASS

AUTO-CLEANING

GLASS

Generatore di aerosol

bull fluoresceina (sotto forma di aerosol con un

diametro di circa 02μm)

bull gas tracciante (SF6)

4 Emissioni di 1 ora

Descrizione esperimento

TEMPERATURA RIFLESSA ED EMISSIVITAgrave

Corso di Laurea Magistrale in Valutazione drsquoImpatto e Certificazione Ambientale Descrizione esperimento

1deg misura 2deg misura 3deg misura Media

Marmo 094 093 095 094 Pietra leccese 093 096 093 094

Ceramica 092 086 088 089 Standard Glass 087 082 087 085 Auto-cleaning

Glass 083 087 087 086

Target

Camera IR

Atmosfera

Z

X

Vista frontale


Nome Emissione Giorno Durata (ore) Inizio Fine

Acquisizione 1 1 25-ott 1 1659 1759





a b c d

DATI PER PIXEL EMISSIVITAgrave = 097 DATI RELATIVI AI MATERIALI CON EMISSIVITAgrave CORRETTA

Acquisizione 2 (1117-1217)

Temperatura superficiale

ore 1122 ore 1138 ore 1153 ore 1210

Analisi dati

Corso di Laurea Magistrale in Valutazione drsquoImpatto e Certificazione Ambientale Analisi dati

a b

c d

Vetro

Marmo e Pietra leccese

Ceramica


ore 1702 ore 1717

ore 1732 ore 1747

Acquisizione 3 (1657 ndash 1757)

si raffreddano piugrave lentamente

si raffredda rapidamente

si riscalda maggiormente




Marmo Pietra leccese


ldquoAcquisizione 3rdquo

119914119959=120648

|120641|

Coefficiente di variazione


AG Auto-cleaning glass M Marmo C Ceramica L Pietra leccese SG Standard glass


a velocitagrave media piugrave bassa corrisponde una piugrave alta

temperatura media dei materiali

correlazione tra velocitagrave del vento e temperatura

istantanea

Temperatura e vento AG Auto-cleaning glass M Marmo C Ceramica L Pietra leccese SG Standard glass


Temperatura termocamera - termocoppie

Acquisizione 1 Acquisizione 2 Acquisizione 3 Acquisizione 4

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

AG 15 8 2 9 2 10 2 9 M 3 7 2 9 2 85 2 85

C 4 11 25 9 25 95 2 105

L 2 12 1 9 1 9 2 9 SG 5 11 25 95 2 85 1 95

panel 138 13 131 128



Acq 1 Acq 2

Acq 4Acq 3

ldquoAuto-cleaning glassrdquo


119933 119931=minusκ ν120783

119931 119931119914119931119931119914minus119931 119920119929

119935 κ = 05

ν = 15010-5 m2s

TTC = temperatura misurata dalla termocoppia

TIR =temperatura misurata dalla termocamera

X = distanza tra termocoppia e superficie

Velocitagrave termoforetica


Velocitagrave termoforetica e temperatura dellrsquoaria hanno una relazione diretta

Velocitagrave termoforetica NEGATIVA

Velocitagrave termoforetica POSITIVA

Acq 1

Acq 3


Acq 1 Acq 2 Acq 4 Acq 3

-500E-06

000E+00

500E-06

100E-05

150E-05

200E-05

M VthAG VthC VthL VthSG Vth


5

10

15

20

25

30

WindAGMCLSG

Acquisizione 1 Una maggiore velocitagrave termoforetica negativa con velocitagrave del vento piugrave alta e temperature piugrave basse

Acquisizione 3 Una maggiore velocitagrave termoforetica positiva con velocitagrave del vento piugrave bassa e temperature piugrave alte

Velocitagrave termoforetica ndash velocitagrave del vento ndash temperatura superficiale


Velocitagrave termoforetica media Velocitagrave media del vento e temperatura media superficiale

Corso di Laurea Magistrale in Valutazione drsquoImpatto e Certificazione Ambientale Risultati e conclusioni

MARMO E PIETRA LECCESE

bull in presenza di una differenza di temperatura negativa la forza

termoforetica agisce in misura maggiore su marmo e pietra leccese

sfavorendo la deposizione

bull in presenza di condizioni idonee affincheacute agisca la forza termoforetica

saranno interessati da una deposizione minore rispetto ai vetri


Per incremento del gradiente di temperatura da 1 a 10degC la deposizione aumenta di un ordine di grandezza (He e Ahmadi 1998)

Il team di lavoro sta proseguendo nellrsquoanalisi dei dati chimici acquisiti per ottenere la

concentrazione di fluoresceina depositata sui materiali I risultati verranno poi messi in

relazione con i risultati ottenuti in questo lavoro di Tesi al fine di quantificare il

contributo termoforetico effettivo totale e relativo ad ogni materiale

deposizione secca sui materiali maggiore allrsquoaumentare della forza termoforetica

Differenza temperatura Ordine di grandezza VT

Acquisizione 1 2degC 10-6 ms

Acquisizione 3 10degC 10-5ms


Realizzato presso il Laboratorio di Micrometeorologia in collaborazione con il laboratorio di Chimica

Ambientale dellrsquoUniversitagrave del Salento e con la collaborazione dellrsquoUniversitagrave di Notre Dame Indiana

USA Team di lavoro sperimentale

(Universitagrave del Salento) Profssa Silvana Di SabatinoDott Riccardo BuccolieriDottssa Alessandra GengaDottssa Piera IelpoDottssa Livia GiottaDottssa Mariella SicilianoFrancesca Di NicolaMarialisa VincentiGennaro Rispoli Francesco Micocci

(Universitagrave di Notre Dame)Patrick Conry


Grazie per lrsquoattenzione

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Vie di rimozione dellrsquoaerosol atmosferico

Lrsquo immissione di particelle nellrsquoaria al giorno egrave stimate intorno ai 10 milioni di tonnellate

(Air Quality Guidelines Europe 2000)

1mm

1cm

25 μm

deposizione secca deposizione umidaParticelle fini diametro

compreso tra 01 e 25 μm


Deposizione secca

























MARMO

CERAMICA

PIETRA LECCESE

STANDARD GLASS

AUTO-CLEANING

GLASS












Glass 083 087 087 086

Target

Camera IR

Atmosfera

Z

X

Vista frontale








a b c d




ore 1122 ore 1138 ore 1153 ore 1210

Analisi dati


a b

c d

Vetro


Ceramica


ore 1702 ore 1717

ore 1732 ore 1747











119914119959=120648

|120641|








istantanea





NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

AG 15 8 2 9 2 10 2 9 M 3 7 2 9 2 85 2 85

C 4 11 25 9 25 95 2 105

L 2 12 1 9 1 9 2 9 SG 5 11 25 95 2 85 1 95

panel 138 13 131 128



Acq 1 Acq 2

Acq 4Acq 3



119933 119931=minusκ ν120783

119931 119931119914119931119931119914minus119931 119920119929

119935 κ = 05

ν = 15010-5 m2s









Acq 1

Acq 3



-500E-06

000E+00

500E-06

100E-05

150E-05

200E-05



5

10

15

20

25

30

WindAGMCLSG































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Deposizione secca

























MARMO

CERAMICA

PIETRA LECCESE

STANDARD GLASS

AUTO-CLEANING

GLASS












Glass 083 087 087 086

Target

Camera IR

Atmosfera

Z

X

Vista frontale








a b c d




ore 1122 ore 1138 ore 1153 ore 1210

Analisi dati


a b

c d

Vetro


Ceramica


ore 1702 ore 1717

ore 1732 ore 1747











119914119959=120648

|120641|








istantanea





NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

AG 15 8 2 9 2 10 2 9 M 3 7 2 9 2 85 2 85

C 4 11 25 9 25 95 2 105

L 2 12 1 9 1 9 2 9 SG 5 11 25 95 2 85 1 95

panel 138 13 131 128



Acq 1 Acq 2

Acq 4Acq 3



119933 119931=minusκ ν120783

119931 119931119914119931119931119914minus119931 119920119929

119935 κ = 05

ν = 15010-5 m2s









Acq 1

Acq 3



-500E-06

000E+00

500E-06

100E-05

150E-05

200E-05



5

10

15

20

25

30

WindAGMCLSG































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MARMO

CERAMICA

PIETRA LECCESE

STANDARD GLASS

AUTO-CLEANING

GLASS












Glass 083 087 087 086

Target

Camera IR

Atmosfera

Z

X

Vista frontale








a b c d




ore 1122 ore 1138 ore 1153 ore 1210

Analisi dati


a b

c d

Vetro


Ceramica


ore 1702 ore 1717

ore 1732 ore 1747











119914119959=120648

|120641|








istantanea





NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

AG 15 8 2 9 2 10 2 9 M 3 7 2 9 2 85 2 85

C 4 11 25 9 25 95 2 105

L 2 12 1 9 1 9 2 9 SG 5 11 25 95 2 85 1 95

panel 138 13 131 128



Acq 1 Acq 2

Acq 4Acq 3



119933 119931=minusκ ν120783

119931 119931119914119931119931119914minus119931 119920119929

119935 κ = 05

ν = 15010-5 m2s









Acq 1

Acq 3



-500E-06

000E+00

500E-06

100E-05

150E-05

200E-05



5

10

15

20

25

30

WindAGMCLSG































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Glass 083 087 087 086

Target

Camera IR

Atmosfera

Z

X

Vista frontale








a b c d




ore 1122 ore 1138 ore 1153 ore 1210

Analisi dati


a b

c d

Vetro


Ceramica


ore 1702 ore 1717

ore 1732 ore 1747











119914119959=120648

|120641|








istantanea





NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

AG 15 8 2 9 2 10 2 9 M 3 7 2 9 2 85 2 85

C 4 11 25 9 25 95 2 105

L 2 12 1 9 1 9 2 9 SG 5 11 25 95 2 85 1 95

panel 138 13 131 128



Acq 1 Acq 2

Acq 4Acq 3



119933 119931=minusκ ν120783

119931 119931119914119931119931119914minus119931 119920119929

119935 κ = 05

ν = 15010-5 m2s









Acq 1

Acq 3



-500E-06

000E+00

500E-06

100E-05

150E-05

200E-05



5

10

15

20

25

30

WindAGMCLSG































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Z

X

Vista frontale








a b c d




ore 1122 ore 1138 ore 1153 ore 1210

Analisi dati


a b

c d

Vetro


Ceramica


ore 1702 ore 1717

ore 1732 ore 1747











119914119959=120648

|120641|








istantanea





NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

AG 15 8 2 9 2 10 2 9 M 3 7 2 9 2 85 2 85

C 4 11 25 9 25 95 2 105

L 2 12 1 9 1 9 2 9 SG 5 11 25 95 2 85 1 95

panel 138 13 131 128



Acq 1 Acq 2

Acq 4Acq 3



119933 119931=minusκ ν120783

119931 119931119914119931119931119914minus119931 119920119929

119935 κ = 05

ν = 15010-5 m2s









Acq 1

Acq 3



-500E-06

000E+00

500E-06

100E-05

150E-05

200E-05



5

10

15

20

25

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WindAGMCLSG































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a b c d




ore 1122 ore 1138 ore 1153 ore 1210

Analisi dati


a b

c d

Vetro


Ceramica


ore 1702 ore 1717

ore 1732 ore 1747











119914119959=120648

|120641|








istantanea





NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

AG 15 8 2 9 2 10 2 9 M 3 7 2 9 2 85 2 85

C 4 11 25 9 25 95 2 105

L 2 12 1 9 1 9 2 9 SG 5 11 25 95 2 85 1 95

panel 138 13 131 128



Acq 1 Acq 2

Acq 4Acq 3



119933 119931=minusκ ν120783

119931 119931119914119931119931119914minus119931 119920119929

119935 κ = 05

ν = 15010-5 m2s









Acq 1

Acq 3



-500E-06

000E+00

500E-06

100E-05

150E-05

200E-05



5

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WindAGMCLSG































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Vetro


Ceramica


ore 1702 ore 1717

ore 1732 ore 1747











119914119959=120648

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istantanea





NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

AG 15 8 2 9 2 10 2 9 M 3 7 2 9 2 85 2 85

C 4 11 25 9 25 95 2 105

L 2 12 1 9 1 9 2 9 SG 5 11 25 95 2 85 1 95

panel 138 13 131 128



Acq 1 Acq 2

Acq 4Acq 3



119933 119931=minusκ ν120783

119931 119931119914119931119931119914minus119931 119920119929

119935 κ = 05

ν = 15010-5 m2s









Acq 1

Acq 3



-500E-06

000E+00

500E-06

100E-05

150E-05

200E-05



5

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WindAGMCLSG































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NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

AG 15 8 2 9 2 10 2 9 M 3 7 2 9 2 85 2 85

C 4 11 25 9 25 95 2 105

L 2 12 1 9 1 9 2 9 SG 5 11 25 95 2 85 1 95

panel 138 13 131 128



Acq 1 Acq 2

Acq 4Acq 3



119933 119931=minusκ ν120783

119931 119931119914119931119931119914minus119931 119920119929

119935 κ = 05

ν = 15010-5 m2s









Acq 1

Acq 3



-500E-06

000E+00

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100E-05

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5

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WindAGMCLSG































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istantanea





NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

AG 15 8 2 9 2 10 2 9 M 3 7 2 9 2 85 2 85

C 4 11 25 9 25 95 2 105

L 2 12 1 9 1 9 2 9 SG 5 11 25 95 2 85 1 95

panel 138 13 131 128



Acq 1 Acq 2

Acq 4Acq 3



119933 119931=minusκ ν120783

119931 119931119914119931119931119914minus119931 119920119929

119935 κ = 05

ν = 15010-5 m2s









Acq 1

Acq 3



-500E-06

000E+00

500E-06

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NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

NEAR (mm)

FAR (mm)

AG 15 8 2 9 2 10 2 9 M 3 7 2 9 2 85 2 85

C 4 11 25 9 25 95 2 105

L 2 12 1 9 1 9 2 9 SG 5 11 25 95 2 85 1 95

panel 138 13 131 128



Acq 1 Acq 2

Acq 4Acq 3



119933 119931=minusκ ν120783

119931 119931119914119931119931119914minus119931 119920119929

119935 κ = 05

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Acq 1

Acq 3



-500E-06

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Acq 1 Acq 2

Acq 4Acq 3



119933 119931=minusκ ν120783

119931 119931119914119931119931119914minus119931 119920119929

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Acq 1

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-500E-06

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119933 119931=minusκ ν120783

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119935 κ = 05

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Acq 1

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Acq 1

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tesi magistrale in fisica dell'atmosfera e oceanografia fisica

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