Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Projeto e desenvolvimento de uma bancada didática de testes para análise de troca térmica e estabilidade do sistema de controle
Autor(es): GALLI, Marcos
Primeiro Orientador: VARELLA, Sebastião
metadata.dc.contributor.advisor-co1: MENDES, Pedro Paulo de Carvalho
Resumo: Este trabalho apresenta uma bancada didática de testes para uso tanto em simulação de controle como para estudo da troca térmica, através de um trocador de calor do tipo casco e tubos, possibilitando diversas configurações de correntes de fluxo. Outra finalidade do sistema é o estudo e análise do comportamento dinâmico do controle de temperatura do trocador, utilizando como elemento final de controle um inversor de freqüência na manipulação na vazão, substituindo o estrangulamento do fluxo provocado por válvulas de controle convencionais. Foram efetuadas diversas medições de temperatura nas entradas e saídas do trocador, permitindo a obtenção do coeficiente global de transferência de calor para os escoamentos concorrente e contracorrente. Os valores obtidos foram comparados com os valores calculados a partir das características do trocador, do fluido e do escoamento. No sistema de controle, foi efetuada a otimização do controle de temperatura aplicando o método de sintonia da sensibilidade limite de Ziegler-Nichols. Empregando-se os recursos gráficos do software supervisório utilizado, foram obtidas as características estáticas e dinâmicas do processo para elaboração do modelo matemático do sistema, sendo então feita a simulação com o software Simulink utilizando o mesmo método de sintonia. É apresentada uma análise dos resultados obtidos evidenciando a aproximação entre os resultados teóricos e práticos do sistema térmico e do sistema de controle, assim como sugestões para futuros estudos explorando os recursos disponíveis e possíveis do sistema.
Abstract: This work describes a didactic test rig both for simulation of a control system and for studies thermal exchange in a shell and tube type heat exchanger enabling simulation of several configuration of flow currents. Another aspect and purpose of the test rig is the possibility to study and analysis of the dynamic behavior of the heat exchanger temperature control using a frequency inverter as final control element instead of the conventional control valves for controlling the flow rate. Several temperature measurements in the inlets and outlets of the heat exchanger have been executed, allowing the obtainment of the overall heat transfer coefficients for concurrent and countercurrent flows. These results were compared with the theoretical ones calculated with the heat exchanger dimensions, fluid and flows characteristics. Related to the control system, a temperature control optimization has been executed by using the Ziegler-Nichols limit sensitivity of tunning method. Using the graphic resources of the used supervisory software, the static and dynamic characteristics of the process were obtained for the elaboration of the system mathematical model and than the simulation with the Simulink software, were made, using the same tunning method. An analysis of the results have shown a good agreement between experiments and theory for both the thermal and the control viewpoint. An analysis of the obtained results is presented showing good agreement between the experimental and theoretical approach for both thermal and control system treatment. Also, some suggestions for future studies exploring the available and possible resources of the test rig are presented.
Palavras-chave: Trocadores de calor
Transferência de calor
Controle de temperatura
Inversores de freqüência
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3521
Data do documento: 18-Nov-2002
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