BAC014 Prim... 7a Pratica - bac014 setima pratica p9 pe pf primeira lei

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(Parte 1 de 3)

BAC014 – Engenharia de Fluidos

Equação da Energia – Regime Permanente 7ª Prática de BAC014

Diagramas do Equipamento Figura 1: Vista Frontal do Equipamento de Circuitos de Recirculação TH4

Manual de Instruções da Armfield Figura 2: Vista Plana do Equipamento de Circuitos de Recirculação TH4

Figura 3: Conexões elétricas na parte traseira

Diagramas do Equipamento

Figura 4: Fluxograma do TH4

Fornecimento de água fria Regulador de pressão

Aquecedor de água

Para dreno

Bomba do circuito de recirculação

Volume adicional

Fx = Sensor de fluxo Tx = Sensor de temperatura

Descrição

Quando necessário, consulte os desenhos na seção Diagramas do Equipamento.

Visão Geral O equipamento de Circuitos de Recirculação é uma unidade de teste de bancada destinada a apresentar aos alunos as características de um circuito de recirculação e as respostas típicas sob condições de estado estacionário e não estacionário. O equipamento é montado em um plinto de suporte em ABS moldado (1). Os componentes associados ao circuito de fluxo são montados sobre uma placa de plástico (2) que está localizada na parte superior do plinto de suporte por quatro fixações serrilhadas.

O equipamento é constituído por um tubo de passagem para transporte de água (5), da rede de alimentação de água fria (4) até um dreno adequado (6) com um circuito de tubulação em paralelo com as conexões de entrada e saída. Esse circuito de recirculação incorpora uma bomba de circulação (10) que transfere água do tubo de passagem pouco antes da conexão de drenagem (7) e retorna a água de volta para a jusante do tubo de passagem da conexão de alimentação (8). Um aquecedor no circuito de recirculação (1) aumenta a temperatura da água no circuito, a qual, em seguida, se mistura com a água fria entrando no sistema.

A bomba de circulação (10) é uma bomba de engrenagem com um esquema de bypass externo incorporando uma válvula de carga (9), que permite que a taxa de fluxo através do circuito seja variada com o uso de uma válvula de controle de fluxo simples (13). A bomba é ligada ou desligada através do interruptor (25) no console. A pequena escala do circuito garante que as constantes de tempo sejam curtas o suficiente para permitir que as respostas sejam totalmente avaliadas em uma sessão de laboratório normal.

O aquecedor de água (1) é constituído por um aquecedor de cartucho de 2 kW cilíndrico montado concentricamente no interior de um tubo de isolamento, de modo que a água flui ao longo do anel tubular e ao longo da superfície do aquecedor. Um interruptor (24) no console permite que o aquecedor seja ligado ou desligado para gerar mudanças graduais ao investigar as respostas transientes do circuito de recirculação. Para evitar superaquecimento, o aquecedor não pode funcionar, exceto se a bomba de circulação esteja ligada e que as taxas de fluxo F1 e F2 sejam de, no mínimo, 1 l/min. O LED "Heater On" (aquecedor ligado) (23) no console não acenderá se a potência para o aquecedor tiver sido cortada pelo circuito de proteção, devido às taxas de fluxo serem muito baixas.

Para permitir que o volume do circuito seja alterado e, portanto, demonstrar o efeito do tempo de residência, um par de conexões autosselantes (14) permite que um pequeno comprimento de tubo ou de um reservatório (18) seja ligado em série com o circuito de recirculação. O esquema permite que diferentes comprimentos de tubagem flexível sejam conectados em série com o circuito, se isso for necessário para criar mais alterações no tempo de residência. O reservatório de acrílico transparente incorpora um parafuso de purga de ar (41) na parte superior para auxiliar a escorva e a drenagem.

As temperaturas da água na entrada (T1), na saída (T3) e dentro do circuito de recirculação após o aquecedor (T2) são medidas utilizando termopares tipo K (15) instalados nas tomadas da tubulação. As taxas de fluxo são medidas na entrada (F1), na saída (F3) e no circuito de recirculação (F2), utilizando mini sensores de fluxo tipo turbina (16). O fluxo no circuito de recirculação pode ser variado de 0 a 3 l/min. O "fluxo de passagem" da água pode ser variado de 0 a 3 l/min. No entanto, a potência do aquecedor será cortada se o fluxo em ambas as correntes estiver menor que 1 l/min.

O fluido frio para o equipamento é fornecido por uma fonte de fornecimento de água fria externa. Um regulador de pressão (17), após a entrada de água fria (4) minimiza as flutuações na pressão de fornecimento para manter o fluxo a uma taxa constante. Um filtro integrado no regulador de pressão prende as partículas na água que podem danificar o regulador ou os sensores de fluxo. Uma válvula de controle manual (12) permite que o fluxo de passagem de água fria seja variado, conforme a necessidade.

Manual de Instruções da Armfield

As válvulas de drenagem localizadas no lado esquerdo traseiro e no lado direito frontal da tubulação na parte superior do plinto permitem que as seções frontal e traseira do circuito de fluxo sejam drenadas após a utilização. Uma válvula de drenagem, localizada em um encaixe na extremidade do lado esquerdo do suporte de ABS, permite que o canal na parte superior do plinto de suporte moldado seja drenado, se necessário.

Um interruptor de fornecimento (32) localizado na parte frontal do plinto abaixo do console de controle, permite que o TH4 seja ligado e desligado, conforme necessário, e isola todos os circuitos elétricos individuais dentro do plinto, quando desligado.

Parte Traseira da Unidade

Os seguintes dispositivos elétricos estão localizados em um painel elétrico na parte traseira do plinto:

O Dispositivo de Corrente Residual (3) é um dispositivo para a proteção pessoal no caso de uma falha elétrica ou falha de terra. Todos os circuitos elétricos dentro do plinto são protegidos por esse dispositivo. A operação, finalidade e testes do Dispositivo de Corrente Residual são explicados mais detalhadamente na página 4 deste manual. A operação normal do equipamento é alcançada com o interruptor na posição UP (para cima).

Os minidisjuntores (34, 35 e 36) são dispositivos reconfiguráveis que protegem os circuitos elétricos individuais dentro do plinto e do console. Esses três disjuntores protegem o aquecedor de água (34), as fontes de baixa tensão DC (35) e o soquete de saída de alimentação (36). Se qualquer um desses disjuntores estiver ativado, isso indica uma falha no circuito particular e, se o disjuntor não desarmar, será necessário que um eletricista profissional realize mais investigações. A operação normal do equipamento é alcançada com esses interruptores na posição UP (para cima).

A unidade de serviço é fornecida com um cabo de alimentação com 4 metros de comprimento, o qual está equipado com plugue para se adequar ao soquete de entrada de alimentação (39). O cabo permite a conexão da unidade a uma alimentação elétrica apropriada.

O soquete de saída da alimentação de energia (40) é uma fonte de alimentação elétrica adicional utilizada para conduzir o equipamento auxiliar externo até o máximo de 1 A, mas especificamente para alimentar o Dispositivo de Interface IFD3 da Armfield. O IFD3 é fornecido com o Software de Aprendizagem Opcional e Acessório de Registro de Dados, o qual permite que os dados sejam registrados utilizando um PC.

O soquete de saída de baixa voltagem DC (37) é utilizado para fornecer 18 V dc para o motor da bomba de circulação (10) no circuito de recirculação.

O soquete do aquecedor (38) é utilizado para fornecer alimentação de energia elétrica ao aquecedor elétrico (1) incorporado no circuito de recirculação.

Console Elétrico

Os três termopares (T1, T2 e T3) instalados no equipamento são numerados para permitir a conexão com os soquetes apropriados (26, 27 e 28) na parte frontal do console.

A leitura da temperatura requerida é selecionada através de um interruptor (2) e mostrada no indicador do painel LCD adjacente (21). As leituras são exibidas diretamente no indicador, em unidades de °C (intervalo de medição de temperatura de 4 a 100°C).

Os três sensores de fluxo tipo turbina (F1, F2 e F3) instalados no equipamento são numerados para permitir a conexão com os soquetes apropriados (29, 30 e 31) na parte frontal do console. A leitura de fluxo requerida é selecionada através de um interruptor (2) e mostrada no indicador do painel LCD adjacente (21). As leituras são exibidas diretamente no indicador, em unidades de litros por minuto (intervalos de medição de fluxo são de 1,0 a 3,0 l/min para F1, F2 e F3).

Descrição

Um soquete IDC de 50 vias no lado direito do console (a Porta de E/S de Dados) permite que todas as medições de fluxo e temperatura sejam conectadas simultaneamente a um PC através de um dispositivo de interface IFD3 da Armfield opcional que é fornecido com o Acessório de Registro de Dados. (O Acessório de Registro de Dados inclui um software de registro de dados baseado em WindowsTM com exercícios de aprendizagem adequados atender ao TH4).

Operação

Tela de Apresentação - Noções Básicas e Navegação

Conforme indicado acima, o software inicia com a Tela de Apresentação exibida. O usuário toma conhecimento através de uma apresentação simples que fornece ao usuário uma visão geral das capacidades do equipamento e do software e explica, em termos simples, como navegar pelo software e resume as principais instalações completas com links diretos para os textos vinculados ao contexto do "help" (ajuda).

Para exibir as apresentações, clique em Next ou clique no tópico desejado no painel à esquerda, conforme apropriado. Clique em More durante a exibição de qualquer um dos tópicos para exibir o índice do Help (ajuda) relacionado a este tópico.

Para retornar à tela de Apresentação a qualquer momento, clique no ícone View

Presentation da barra de ferramentas principal ou clique em Presentation a partir do menu suspenso, conforme mostrado:

Para obter informações mais detalhadas sobre as apresentações, consulte o Help disponível na barra de ferramentas superior quando o software estiver em operação.

Barra de ferramentas

Uma barra de ferramentas é exibida na parte superior da tela o tempo todo, desse modo os usuários podem mudar imediatamente para o recurso que deseja, conforme mostrado:

O menu superior se expande como um menu suspenso quando o cursor é colocado sobre um nome.

A linha inferior de ícones (padrão para todos os Softwares da Armfield) permite que uma função específica seja selecionada. Para facilitar o reconhecimento, os nomes de texto popup aparecem quando o cursor é posicionado sobre o ícone.

Esquema Sinóptico

O Esquema Sinóptico é a tela mais geralmente utilizada e fornece uma representação ilustrada do equipamento, com caixas continuamente atualizadas para exibição de todas as variadas leituras de sensores, quaisquer variáveis calculadas e etc., diretamente em unidades de engenharia.

Para exibir o Esquema Sinóptico, clique no ícone View Diagram da barra de ferramentas principal ou clique em Diagram do menu suspenso View, conforme mostrado:

Manual de Instruções da Armfield Um esquema Sinóptico é exibido, semelhante ao diagrama conforme mostrado abaixo:

Os detalhes do diagrama irão variar dependendo do equipamento escolhido, se experimentos múltiplos estiverem disponíveis.

Além das variáveis medidas como Temperatura, Pressão e Taxa de Fluxo (a partir de um fluxômetro de leitura direta), dados calculados como Torque do Motor, Velocidade do Motor e taxa de fluxo de Descarga / Volume (pela queda de pressão em toda a placa de orifício) são exibidos continuamente nas caixas de dados com fundo branco. Estes dados são atualizados automaticamente e não podem ser alterados pelo usuário.

Caixas de entrada de dados manuais com um plano de fundo colorido permitem que as constantes tais como Cd de Orifício e Pressão Atmosférica, se necessário, sejam alteradas sobrescrevendo o valor padrão.

As caixas de dados associadas a determinados sensores de pressão incluem um botão Zero ao seu lado. Esse botão é utilizado para compensar qualquer desvio no valor zero, o qual é uma característica inerente aos sensores de pressão. Pressionando o botão Zero logo antes de iniciar um conjunto de leitura redefine a medição zero e permite que medições de pressão precisas sejam feitas com referência à pressão atmosférica. Essa ação deve ser

Operação realizada antes do ligamento do motor, caso contrário, as leituras de pressão serão irregulares.

O esquema sinóptico associado a alguns produtos inclui o recurso para selecionar diferentes experimentos ou diferentes acessórios, normalmente no lado esquerdo da tela, conforme mostrado abaixo:

Ao clicar sobre o acessório apropriado ou exercício, o esquema sinóptico associado, tabela, gráficos e etc., serão alterados para atender o exercício que está sendo realizado.

Recursos de Controle no Esquema Sinóptico Um botão Power On permite que o motor seja ligado ou desligado conforme exigido. O botão sempre fica desligado (off) como padrão na inicialização. Clicar neste botão aciona a energia (1) e desliga (0) alternadamente.

Uma caixa denominada Motor Setting permite que a velocidade do motor seja variada de 0 a 100% por etapas, digitando-se os valores, ou utilizando as setas para cima / baixo conforme apropriado. É comum operar o equipamento com o motor inicialmente ajustado para 100%, então, reduzir a configuração conforme necessário para investigar o efeito de velocidade reduzida no desempenho do equipamento.

Quando o software e o hardware estão ambos funcionando corretamente, o LED verde com indicação Watchdog Enabled acenderá e apagará de maneira alternada. Se o Watchdog para de alternar, isso indica uma perda de comunicação entre o hardware e o software que deve ser investigada.

Detalhamentos sobre a operação de quaisquer circuitos de Controle PID no software estão inclusos posteriormente nesta seção.

Recursos de Registro de Dados no Esquema Sinóptico Existem dois tipos de amostragem disponível no software, sendo eles: Automático e Manual. Em Automatic logging, as amostras são retiradas regularmente com base em um intervalo predefinido, mas variável. Em Manual logging, um único conjunto de amostras é retirado apenas quando solicitado pelo operador (útil quando as condições precisam ser modificadas e o equipamento deixado para estabilização em uma nova condição antes que um conjunto de leituras seja tomado).

Manual de Instruções da Armfield

O tipo de registro (logging) será padronizado para manual ou automático conforme adequado para o tipo de produto a ser operado.

O registro manual é selecionado para obter dados de desempenho de uma máquina cujas condições precisam ser estabilizadas após a alteração dos ajustes apropriados. Para gravar um conjunto de valores de dados a partir de cada um dos sensores de medição, clique no

ícone na barra de ferramentas principal. Um conjunto de dados será gravado cada vez

que o ícone for clicado. O registro Automático é selecionado quando transientes precisam ser registradas de modo

que elas possam ser plotadas contra o tempo. Clique no ícone da barra de ferramentas

para iniciar a gravação, clique no íconeda barra de ferramentas para interromper a gravação.

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