T125D/C - Unità da Banco per lo Studio degli Scambiatori di Calore Computerizzata

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1 TERMODINAMICA T125D/C - Unità da Banco per lo Studio degli Scambiatori di Calore Computerizzata 1. Generalità L'unità da banco per lo studio degli scambiatori di calore computerizzata Didacta Italia T125D/C è stata progettata per consentire l'esecuzione di esperimenti relativi alle principali tecniche di trasferimento del calore. Una unità di servizio da banco (Cod ) consente la fornitura di acqua calda a diversi tipi di scambiatori di calore, che sono versioni in scala ridotta di quelli più comunemente utilizzati in ambito industriale. Lo studente può quindi confrontare le loro prestazioni, comprendere pienamente l'importanza di una scelta corretta, e se possibile confrontare l'influenza dello scambio di calore in equicorrente e in controcorrente. Con l unità di servizio (Cod ) si possono utilizzare i seguenti tipi di scambiatori di calore opzionali: Codice Scambiatore di calore tubolare: un esempio in scala ridotta della forma più semplice di scambiatori di calore, che consente di studiare le condizioni del flusso equicorrente e di quello controcorrente. Codice Scambiatore di calore a piastre: un esempio in scala ridotta dello scambiatore di calore comunemente utilizzato negli impianti per il trattamento di cibi e sostanze chimiche. Codice Scambiatori di calore a fascio tubiero: un esempio in scala ridotta dello scambiatore di calore comunemente utilizzato negli impianti per il trattamento di cibi e sostanze chimiche; consente di studiare le condizioni del flusso equicorrente e di quello controcorrente. Codice Recipiente con camicia, agitatore e serpentina: un esempio in scala ridotta dello scambiatore di calore comunemente utilizzato per i processi industriali continui o discontinui. Grazie ai trasduttori elettronici e al software dedicato, è possibile ottenere su Personal Computer a video e/o in stampa le tabelle dei risultati e relativi diagrammi delle varie esperienze. L'unità viene fornita con una completa manualistica che descrive il sistema in ogni sua parte, le modalità di installazione e utilizzo e propone numerose esperienze didattiche. 2. Composizione e descrizione Codice Unità di servizio da banco, costituita da: Serbatoio di alimentazione dell'acqua, completo di riscaldatore elettrico, interruttore principale e termostato di sicurezza (temperatura massima 85 C). Pompa idraulica a velocità variabile. Trasduttore della portata di acqua calda. Trasduttore della portata di acqua fredda. Connessioni rapide per gli scambiatori di calore. No. 10 termoresistenze Pt100 con circuito di condizionamento. Scatola di comando elettrica, completa di interfaccia USB per PC Software dedicato che permette di monitorare, tracciare e registrare i parametri tipici dello scambiatore di calore in prova e di calcolare il trasferimento di calore. Il software è di facile utilizzo e opera in ambiente Windows (XP o versioni successive). Dispositivi di sicurezza. DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

2 OPZIONALI: Codice Scambiatore di calore tubolare, costituito da: No. 4 sezioni tubolari, superficie di trasferimento del calore 0,7 m 2 circa Telaio di supporto. No. 10 pozzetti per termoresistenze Pt100 per misurare: - temperatura in ingresso dell'acqua calda - temperatura intermedia dell'acqua calda (No.3) - temperatura in uscita dell'acqua calda - temperatura in ingresso dell'acqua fredda - temperatura intermedia dell'acqua fredda (No.3) - temperatura in uscita dell'acqua fredda Tubo interno in acciaio inossidabile (lato caldo). Tubo esterno in plastica trasparente (lato freddo), facile da smontare per le operazioni di pulizia. Connessioni per il collegamento dello scambiatore di calore all'unità di servizio. Codice Scambiatore di calore a piastre, costituito da: No.2 scambiatori di calore a piastre commerciali: l'insegnante può utilizzare uno di essi, o entrambi, per mostrare gli effetti della modularità. Piastre in rame. Struttura per il serraggio delle piastre. No.8 pozzetti per termoresistenze Pt100 per misurare: - temperatura in ingresso dell acqua calda (No.2, una per ciascuno scambiatore). - temperatura in uscita dell acqua calda (No.2, una per ciascuno scambiatore). - temperatura in ingresso dell acqua fredda (No.2, una per ciascuno scambiatore). - temperatura in uscita dell acqua fredda (No.2, una per ciascuno scambiatore). Connessioni per il collegamento degli scambiatori tra loro e con l'unità di servizio. Codice Scambiatore di calore a fascio tubiero, costituito da: No.8 tubi interni in acciaio inossidabile (lato caldo); superficie di scambio del calore 0,02 m 2 circa Tubo esterno guscio in plastica acrilica trasparente (lato freddo) Coperchietti in plastica acrilica trasparente e guarnizioni alle estremità. Struttura di supporto. No.4 pozzetti per termoresistenze Pt100 per misurare: - temperatura in ingresso del fluido caldo. - temperatura in uscita del fluido caldo. - temperatura in ingresso del fluido freddo. - temperatura in uscita del fluido freddo. Connessioni per il collegamento dello scambiatore di calore all'unità di servizio. Page 2

3 Codice Recipiente con camicia, agitatore e serpentina, costituito da: Recipiente in acciaio inossidabile con camicia in vetro esterna che permette di circondare il recipiente con un fluido caldo (riscaldamento indiretto dall'esterno). Serpentina in acciaio inossidabile, da installare all'interno del recipiente, in cui scorre acqua fredda (riscaldamento indiretto dall'interno). Agitatore a velocità variabile, per miscelare il contenuto del recipiente. Troppopieno regolabile: capacità minima 1 litro, capacità massima 2 litri circa. Facile da utilizzare in modo discontinuo o continuo. No.6 pozzetti per termoresistenze Pt100 per misurare: - temperatura del contenuto del recipiente - temperatura in ingresso della camicia di acqua calda. - temperatura in uscita della camicia di acqua calda. - temperatura in ingresso della serpentina di acqua calda. - temperatura in uscita della serpentina di acqua calda. - temperatura in ingresso del recipiente di acqua fredda. Connessioni per il collegamento dello scambiatore di calore all'unità di servizio. 3. Esperimenti Argomenti generali: Indagine qualitativa sui diversi tipi di scambiatori di calore. Bilancio energetico sia per il flusso freddo che per quello caldo. Studio del trasferimento di calore indiretto Studio della differenza tra la configurazione equicorrente e quella controcorrente. Applicazione della differenza di temperatura media logaritmica per il calcolo del trasferimento di calore. Definizione del coefficiente globale di trasferimento del calore. Influenza del differenziale di temperatura sul coefficiente di trasferimento del calore. Influenza della portata dei flussi di acqua calda e fredda sul coefficiente di trasferimento del calore. Codice Scambiatore di calore tubolare Tracciamento dei profili di temperatura in relazione alla lunghezza nel funzionamento in equicorrente. Tracciamento dei profili di temperatura in relazione alla lunghezza nel funzionamento in controcorrente. Illustrazione dell'overlap delle temperature nel funzionamento in controcorrente. Studio dell'effetto di diverse superfici di trasferimento del calore. Codice Scambiatore di calore a piastre Tracciamento dei profili di temperatura in relazione alla lunghezza nel funzionamento in equicorrente. Tracciamento dei profili di temperatura in relazione alla lunghezza nel funzionamento in controcorrente. Illustrazione dell'overlap delle temperature nel funzionamento in controcorrente. Studio dell'effetto di diverse superfici di trasferimento del calore. Codice Scambiatore di calore a fascio tubiero Tracciamento dei profili di temperatura in relazione alla lunghezza nel funzionamento in equicorrente. Tracciamento dei profili di temperatura in relazione alla lunghezza nel funzionamento in controcorrente. Codice Recipiente con camicia, agitatore e serpentina Studio delle differenze di prestazioni quando si utilizza una camicia di riscaldamento e una serpentina di riscaldamento. Studio degli effetti dell'agitazione e del volume del recipiente sul trasferimento del calore. 4. Servizi richiesti Alimentazione elettrica: 110/220V, monofase, 50/60 Hz; 2kW. 5. Peso e dimensioni Codice Peso (vuoto): 40kg circa Dimensioni: 500 x 1000 x 500 h mm circa

4 Codice Peso (vuoto): 15kg circa Dimensioni: 1000 x 400 x 300 h mm circa Codice Peso (vuoto): 15kg circa Dimensioni: 200 x 400 x 300 h mm circa Codice Peso (vuoto): 10kg circa Dimensioni: 500 x 400 x 300 h mm circa Codice Peso (vuoto): 10kg circa Dimensioni: 300 x 500 x 500 h mm circa Cod. R01048/I 0311 Ed. 01 Rev. 02 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 4

5 TERMODINAMICA T157D - Unità di Studio Scambiatori di Calore Aria/Acqua 1. Generalità L unità autosufficiente è stata realizzata per studiare il funzionamento di uno scambiatore aria/acqua di tipo automobilistico (radiatore). Lo scambiatore è costruito in alluminio con tubi mandrinati ed è installato in un tunnel di lamiera di acciaio verniciata. La circolazione di aria è fornita da un ventilatore a velocità variabile mentre il flusso di acqua è creato da una elettropompa a tre velocità. L acqua viene scaldata da una resistenza elettrica montata nella vasca di alimentazione.. Il sistema è dotato di una struttura di supporto carrellata ed include gli strumenti di misura necessari per lo svolgimento delle esercitazioni. Un sistema di acquisizione e analisi dati per Personal Computer (opzionale), denominato SAD/T157D consente l esecuzione automatica delle misure, la produzione a video o in stampa delle curve caratteristiche, l archiviazione su disco o la stampa dei dati sperimentali. Il sistema SAD/T157D è descritto in apposita scheda. Il sistema viene fornito con una completa manualistica che descrive l unità in ogni sua parte, le modalità di installazione ed utilizzo e propone numerose esperienze didattiche corredate da risultati sperimentali. DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

6 2. Composizione Il sistema comprende: Tunnel di prova, composto da: scambiatore aria/acqua (radiatore) di tipo automobilistico; elettroventilatore assiale a velocità variabile; diaframma calibrato. Pompa di ricircolo a tre velocità (0,3 4,8 m 3 /h); Vasca di accumulo e ricircolo acqua, completa di resistenza elettrica di riscaldamento, 1,2 kw. Strumentazione di controllo: n. 4 termoresistenze con strumento digitale e selettore per il rilievo della temperatura in diversi punti del sistema; flussimetro in plexiglass per la lettura diretta del flusso di acqua: 300 l/h max.; micromanometro differenziale. Interruttore di sicurezza magnetotermico con differenziale; Spia di alimentazione elettrica; Interruttore azionamento elettropompa; Interruttore inserimento boiler elettrico; Contatore energia elettrica. 3. Descrizione La fig. 1 riporta il sinottico generale del gruppo T157D. Sono facilmente riconoscibili i principali componenti: scambiatore aria/acqua (radiatore); diaframma calibrato; flussimetro; micromanometro differenziale; vasca di accumulo con resistenza di riscaldamento; pompa di ricircolo. Sul gruppo sono montati componenti commerciali comunemente in uso nelle applicazioni tecniche; ciò consente di misurare valori significativi di interesse pratico. 4. Esperienze Misura della temperatura dell acqua a monte e a valle del radiatore. Misura della temperatura dell aria a monte e a valle del radiatore. Calcolo della potenza scambiata al radiatore. 5. Servizi richiesti Alimentazione elettrica: 220/240 V monofase, 50/60 Hz, 1,5 kw Alimentazione acqua: a riempimento 6. Peso e Dimensioni Dimensioni: 1100 x 600 x 1700 h mm Peso: 130 kg Page 2

7 T 1 10 T3 T T H O Fig. 1 Sinottico generale 1. Tunnel di prova con radiatore e diaframma calibrato 2. Elettroventilatore assiale a velocità variabile 3. Micromanometro differenziale 4. Vasca di accumulo e ricircolo acqua 5. Rubinetto a galleggiante 6. Valvola scarico vasca 7. Elettropompa 8. Resistenza elettrica 9. Flussimetro 10. Valvola regolazione portata 11. Valvola sfiato 12. Quadro elettrico T1 T4 Temperature

8 SAD/T157D - Sistema Automatico di Acquisizione Dati per T157D 1. Generalità Il sistema permette di eseguire automaticamente gli esperimenti previsti per l Unità di studio sugli scambiatori di calore aria/acqua Didacta T157D attraverso un Personal Computer di tipo IBM o compatibile e di trarne i massimi vantaggi didattici. Con il sistema viene fornito un completo manuale didattico di guida che descrive le caratteristiche del sistema hardware e software, illustra la messa a punto del sistema di acquisizione dati, propone numerose esercitazioni didattiche, fornisce dati e diagrammi sperimentali di esempio. 2. Composizione Il sistema automatico di acquisizione dati SAD/T157D comprende: kit trasduttori elettronici, completo di Unità d Alimentazione e Condizionamento Segnali e Scheda di Conversione A/D (Cod ) software di acquisizione e analisi dati per Windows (Cod ). 3. Descrizione Kit Trasduttori Elettronici, completo di Unità d Alimentazione e Condizionamento Segnali e Scheda di Conversione A/D (Cod ) Il kit include i seguenti trasduttori: trasduttore di portata a turbina con indicatore digitale trasduttore di portata a pressione differenziale con indicatore digitale n. 4 indicatori digitali di temperatura Software di Acquisizione e Analisi Dati (Cod ) Il software di acquisizione e analisi dati opera in ambiente MS-Windows ed è usato per acquisire i dati in tempo reale, per elaborarli e archiviarli. Esso permette di ottenere a video o in stampa i parametri e i diagrammi previsti nelle diverse prove. Inoltre, anziché acquisire automaticamente i dati dai trasduttori, è possibile immettere tali dati da tastiera leggendoli dagli strumenti tradizionali a bordo impianto e sfruttando le possibilità di elaborazione e archiviazione del software. Tale soluzione permette l'uso indipendente del software in assenza del kit trasduttori. 4. Configurazione minima richiesta PC PC minimo Pentium con Hard Disk (>10Gb) e CD drive, scheda grafica SVGA 800x600, mouse, RAM 32 MB, porta USB; MS-Windows XP o successivi; Stampante grafica. Cod. R00339/I 1008 Ed. 01 Rev. 02 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 4

9 TERMODINAMICA T147D/C - Unità di Studio Computerizzata Scambiatori di Calore a Tubi Concentrici - Cod Generalità L unità è stata realizzata per studiare il funzionamento di uno scambiatore a tubi concentrici. Questo tipo di scambiatore, molto diffuso in campo industriale per la sua semplicità di costruzione, permette all allievo di comprendere rapidamente il concetto di scambio termico e di studiarne i parametri significativi al variare delle condizioni operative. Un elettropompa a tre velocità garantisce il flusso dell acqua calda nel circuito primario mentre nel circuito secondario l acqua viene prelevata direttamente dalla rete idrica. L acqua viene riscaldata da una apposita resistenza elettrica. Una serie di valvole permette di effettuare lo scambio in condizioni di equicorrente e controcorrente. Il sistema è dotato di una struttura di supporto carrellata ed include gli strumenti di misura necessari per lo svolgimento delle esercitazioni. Un sistema di acquisizione e analisi dati per Personal Computer permette di acquisire in tempo reale i dati caratteristici dell unità, consentendo l esecuzione automatica delle misure, la produzione su video o in stampa delle curve caratteristiche, l archiviazione su disco o la stampa dei dati sperimentali. Il sistema viene fornito con una completa manualistica che descrive l unità in ogni sua parte, le modalità di installazione ed utilizzo e propone numerose esperienze didattiche corredate da risultati sperimentali. 2. Composizione Il sistema comprende: Scambiatore di calore a tubi concentrici coibentato; il tubo interno è realizzato in rame per migliorare lo scambio termico. N. 4 valvole manuali per l uso dello scambiatore in equicorrente o in controcorrente. Vasca di accumulo acqua calda: - capacità: 40 l; - termostato digitale; - resistenza di riscaldamento potenza 3 kw; - massima temperatura di funzionamento 70 C. Pompa di ricircolo acqua calda a tre velocità (0,3 4,8 m 3 /h). Strumentazione di controllo: - n. 6 termoresistenze complete di strumento digitale con uscita analogica per il rilievo della temperatura in diversi punti del sistema; - n. 2 trasduttori di portata con uscita analogica per la misura del flusso di acqua e relative valvole di regolazione. Interruttore di sicurezza magnetotermico con differenziale. Spia alimentazione elettrica. Interruttore azionamento elettropompa. Interruttore inserimento resistenza elettrica. 3. Descrizione La fig. 1 riporta il sinottico generale del gruppo T147D. Sono facilmente riconoscibili i principali componenti: scambiatore di calore a tubi concentrici; trasduttore di portata circuito primario (acqua calda); trasduttore di portata circuito secondario (acqua fredda); vasca di accumulo; resistenza elettrica; pompa di ricircolo. Sul gruppo sono montati componenti commerciali comunemente in uso nelle applicazioni tecniche; ciò consente di misurare valori significativi di interesse pratico. DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

10 4. Esperienze Scambio di calore in equicorrente: misura della temperatura dell acqua calda e dell acqua di raffreddamento nei diversi punti dello scambiatore. Scambio di calore in controcorrente: misura della temperatura dell acqua calda e dell acqua di raffreddamento nei diversi punti dello scambiatore. Scambio di calore in equicorrente: calcolo della potenza termica scambiata. Scambio di calore in controcorrente: calcolo della potenza termica scambiata. 5. Servizi richiesti Alimentazione elettrica 220/240 V monofase, 50/60 Hz, 1,5 kw Alimentazione acqua: 300 l/h 6. Peso e Dimensioni Dimensioni: 1100 x 600 x 1700 h mm Peso: 105 kg T 2 14 T T T 6 t 15 T1 T H O H O TIC 5 Fig. 1 Sinottico generale 1. Scambiatore di calore a tubi concentrici 2. Vasca di alimentazione e di ricircolo 3. Rubinetto a galleggiante 4. Resistenza elettrica termostatata 5. Valvola scarico vasca 6. Elettropompa di ricircolo a tre velocità (0,3 4,8 m 3 /h) 7. Trasduttore di portata (circuito primario) 8. Valvola regolazione portata (circuito primario) 9. Trasduttore di portata (circuito secondario) 10. Valvola regolazione portata (circuito secondario) Valvola selezione circuito secondario in equicorrente o controcorrente 15. Quadro elettrico TIC. Termoresistenza asservita a termostato digitale T1. Temperatura ingresso acqua calda (circuito primario) T2. Temperatura intermedia acqua calda (circuito primario) T3. Temperatura uscita acqua calda (circuito primario) T4. Temperatura ingresso acqua fredda (circuito secondario) T5. Temperatura intermedia acqua fredda (circuito secondario) T6. Temperatura uscita acqua fredda (circuito secondario) Cod. R01092/I 1008 Ed. 01 Rev. 01 In any time and without notice, Didacta Italia can carry out any appropriate modification on the product details, always maintaining their main features, according to the designing and teaching necessity. Page 2

11 TERMODINAMICA T123D Unità di Studio sulle Torri di Raffreddamento T123D (Cod ) Unità di base in versione manuale 1. Generalità L'unità autosufficiente permette di effettuare esperienze sul raffreddamento dell'acqua per mezzo di 3 torri di raffreddamento intercambiabili aventi diversa superficie di scambio termico. L unità è disponibile in due versioni: T123D (Cod ) Unità di base in versione manuale. T123D/C (Cod ) Unità in versione computerizzata che permette, grazie ai trasduttori elettronici e al software dedicato, di ottenere su personal computer a video e/o in stampa le tabelle dei risultati e relativi diagrammi delle esperienze. 2. Composizione L unità base in versione manuale T123D (Cod ) è composta da: No. 3 torri, 150 x 150 x 600 h mm, fatte di plexiglas trasparente per permettere una completa visibilità del flusso d'acqua. Superfici di scambio 2,16; 1,68 e 0,337 m 2 rispettivamente. Elettroventilatore centrifugo, 2000 m 3 /h, per la circolazione dell'aria, con parzializzatore. Camera di distribuzione dell aria. Riscaldatore dell'aria aspirata Serbatoio trasparente di raccolta dell'acqua, con resistenze elettriche di riscaldamento da 2 kw, dotato di termostato e controllo di livello. Serbatoio trasparente calibrato per compensare la perdita d'acqua dovuta all'evaporazione, capacità 10 l Pompa di circolazione dell'acqua, 30 W, dotata di by-pass di regolazione. Flussimetro, l/h. DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

12 No. 9 termoresistenze, con selettore e indicatore digitale, per la misura di temperatura. Micromanometro differenziale per la determinazione della portata d'aria e delle perdite di carico nella torre. Quadro elettrico di comando. T123D/C (Cod ) Unità in versione computerizzata L unità in versione computerizzata T123D/C (Cod ) è composta da: No. 3 torri, 150 x 150 x 600 h mm, fatte di plexiglas trasparente per permettere una completa visibilità del flusso d'acqua. Superfici di scambio 2,16; 1,68 e 0,337 m 2 rispettivamente. Elettroventilatore centrifugo, 2000 m 3 /h, per la circolazione dell'aria, con parzializzatore. Camera di distribuzione dell aria. Riscaldatore dell'aria aspirata Serbatoio trasparente di raccolta dell'acqua, con resistenze elettriche di riscaldamento da 2 kw, dotato di termostato e controllo di livello. Serbatoio trasparente calibrato per compensare la perdita d'acqua dovuta all'evaporazione, capacità 10 l. Pompa di circolazione dell'acqua, 30 W, dotata di by-pass di regolazione. Trasduttore elettronico di portata a turbinetta. No. 9 termoresistenze, con indicatore digitale e uscita analogica, per la misura di temperatura. No. 2 trasduttori elettronici di pressione differenziale per la determinazione della portata d'aria e delle perdite di carico nella torre. Unità d alimentazione, condizionamento segnali e conversione A/D. Software d analisi e acquisizione dati per Windows. Quadro elettrico di comando. Page 2

13 Fig. 1 Calore scambiato in funzione della portata d aria Fig. 2 Perdite di carico in funzione della portata d aria 3. Esperienze realizzabili Bilancio termico nella torre. Confronto fra riempimenti diversi. Determinazione delle condizioni critiche di lavoro del riempimento. Determinazione delle perdite di carico dell aria al variare della portata d acqua. 4. Configurazione minima richiesta PC PC minimo Pentium con Hard Disk (>10Gb) e CD drive, scheda grafica SVGA 800x600, mouse, RAM 32 MB, porta USB; MS-Windows XP o successivi; Stampante grafica. 5. Servizi richiesti Alimentazione elettrica: 220/240 V monofase, 50/60 Hz, 4 kw 6. Peso e dimensioni Dimensioni: 1300 x 700 x 1250 h mm Peso netto: 100 kg

14 Sinottico Unità base A. Supporto di base B. Torre di raffreddamento C. Ventilatore centrifugo D. Riscaldatore aria E. Nebulizzatore F. Quadro elettrico G. Serbatoio calibrato H. Serbatoio acqua completo di: valvola di scarico (1) valvola regolatrice di livello a galleggiante (2) valvola by-pass (3) pompa circolazione acqua (4) controllo minimo livello (LC) controllo temperatura (TC) resistenza di riscaldamento (RH) I. Misuratore di portata acqua t1 t5 Termoresistenze t6-t6a, t7-t7a Psicrometri Dp1, Dp2 Misure di pressione differenziale Cod. R00531/I 1109 Ed. 01 Rev. 04 In qualsiasi momento e senza preavviso, la Didacta Italia potrà apportare ai propri prodotti, ferme restando le caratteristiche essenziali descritte, le modifiche che riterrà opportune secondo le esigenze di carattere costruttivo o didattico. Page 4