EDITAL DOS TRABALHOS DA DISCIPLINA MEDIÇÕES TÉRMICAS Trocador de calor Edição

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA ENGENHARIA MECÂNICA E DE ENERGIA ENG03108 Medições Térmicas (Energia e Fenômenos de Transporte) Profs.. Alexandre Vagtinski de Paula, Cirilo Seppi Bresolin e Conrad Lee EDITAL DOS TRABALHOS DA DISCIPLINA MEDIÇÕES TÉRMICAS Trocador de calor Edição Apresentação O presente edital apresenta o objetivo, as diretrizes e o método de avaliação do trabalho proposto na presente edição da disciplina, que versa sobre trocadores de calor gás-gás, na configuração em paralelo. Estes dispositivos são destinados à troca de calor entre duas correntes de ar, transferindo calor de uma corrente de ar quente para uma corrente de ar fria, sem mistura. O trabalho é o mesmo para todos os integrantes da disciplina, e deverá ser apresentado por grupos de 2 (dois) alunos, ou excepcionalmente individualmente. Estão previstos 3 (três) eventos de avaliação: 2(dois) experimentais e a confecção de um relatório, não sendo prevista nenhuma prova escrita. As datas dos eventos de avaliação estão no cronograma da disciplina em 2. Objetivo do Trabalho 2.1 Objetivo geral O trabalho proposto para a presente edição da disciplina é dedicado à concepção, construção, avaliação, monitoramento e modelagem física e matemática de um trocador de calor gás-gás, doravante chamado de PROTÓTIPO. 2.2 Objetivos específicos - Ler a temperatura e vazão mássica do fluido frio na saída (corrente de ar frio) que transita pelo PROTÓTIPO; - Realizar as leituras de temperatura e vazão mássica do PROTÓTIPO com o auxílio de um microprocessador ARDUINO, que é uma plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre; - Apresentar as grandezas medidas no próprio ARDUINO, através de um periférico de visualização a ele conectado, independente do auxílio de um computador; - Ensaiar o PROTÓTIPO em uma bancada experimental construída no Laboratório de Aplicações em Energia e Fenômenos de Transporte LAEFT, seguindo a sequência prevista no cronograma da disciplina; - Desenvolver um modelo físico e matemático capaz de prever a transferência de calor do PROTÓTIPO ensaiado em laboratório. - As temperaturas lidas na plataforma ARDUINO devem ser comparadas com as previstas pelo modelo físico e matemático.

2 - Elaborar um relatório do trabalho, seguindo as indicações do item Eventos de avaliação Os PROTÓTIPOS serão ensaiados na bancada de testes instalada no LAEFT, descrita esquematicamente na próxima figura. Figura 1. Bancada de testes do Laboratório LAEFT O ar ambiente é admitido na bancada pelo ventilador, que pode ser aquecido até cerca de 50 o C, e sua umidade relativa acompanha essa variação. Toda a tubulação da bancada é de PVC com diâmetro de 100 mm, incluindo as luvas de conexão. As avaliações experimentais previstas para essa bancada serão efetuadas na seção de testes, que poderá no máximo ser de 1000 mm de comprimento. A bancada irá fornecer a corrente de ar quente para o PROTÓTIPO. A corrente de ar fria deverá ser fornecida pelo próprio PROTÓTIPO. As medidas que serão fornecidas pela bancada são: -Vazão mássica do ar quente. -Temperatura do ar quente na entrada do protótipo. -Temperatura ambiente. As medidas a serem fornecidas pelo ARDUÍNO: -Temperaturas na entrada e saída da corrente de ar quente. -Temperaturas na entrada e saída da corrente de ar frio. -Vazão mássica de ar frio. O conteúdo das avaliações é apresentado a seguir: 3.1. Avaliação #1- Medição das temperaturas das correntes de ar. DATA: 15/05/2017 até 18/05/2017

3 Os grupos devem se concentrar na medição das temperaturas da corrente de ar em um pequeno trecho de tubo PVC que se encaixa na bancada de ensaios. As grandezas de interesse devem obrigatoriamente ser lidas. Os requisitos mínimos dessa etapa são: Leitura com 4 (quatro) sensores de temperatura de livre escolha conectados à plataforma ARDUINO; Aquisição dos dados usando um ARDUINO e mostrá-los em um display, dispensando o auxílio de um computador conectado; Expressão da exatidão da medição das grandezas para diferentes valores, tomando como referência os valores apresentados pela bancada Entrega de uma curva de calibração impressa dos sensores para diferentes pontos de temperatura Também será avaliada organização do grupo e robustez do PROTÓTIPO na hora do experimento. Haverá penalização na nota se no momento do experimento o PROTÓTIPO apresentar mal funcionamento. Para isso não ocorrer, o grupo deve se preocupar em fazer uma montagem robusta, a fim que problemas não ocorram Avaliação #2- Ensaio do PROTÓTIPO e comparação com o modelo físico. DATA: 17/07/2017 até 20/07/ Leitura com os sensores de temperatura das correntes de ar, instalados a montante e a jusante do PROTÓTIPO Leitura da vazão mássica do escoamento da corrente de ar frio. Sua calibração será feita em aula experimental, conforme cronograma da disciplina; Aquisição dos dados usando um ARDUINO e mostrá-los em um display, dispensando o auxílio de um computador conectado; Expressão da exatidão da medição das grandezas para diferentes valores, tomando como referência os valores apresentados pela bancada Também será avaliada organização do grupo e robustez do PROTÓTIPO na hora do experimento. Haverá penalização na nota se no momento do experimento o PROTÓTIPO apresentar mal funcionamento. Para isso não ocorrer, o grupo deve se preocupar em fazer uma montagem robusta, a fim que problemas não ocorram Avaliação #3 Relatório DATA: 27/07/2017 Os grupos deverão elaborar um relatório técnico do trabalho realizado, contendo os seguintes itens: Modelagem física e matemática do PROTÓTIPO Apresentação dos resultados, suas incertezas, comentários e conclusões. O relatório técnico deverá seguir as instruções e recomendações apresentadas em aula específica e disponíveis em um arquivo modelo (template) na página da disciplina.

4 4. Materiais 4.1. Materiais disponibilizados pelo LAEFT: Obrigatório As bancadas de ensaio instrumentadas, conforme mostrado na Figura 1. Multímetros de mão; manômetros, sensores de temperatura do tipo PT Materiais de responsabilidade dos grupos: Todo o tipo de material necessário para a construção do PROTÓTIPO e da sua instrumentação, incluindo o ARDUINO, e miscelâneas como suportes, conexões, ligações, fiação elétrica, isolamentos, componentes elétricos, ou qualquer outro necessário para a execução do trabalho. 5. Avaliação A Nota final é dada por: Nota = A1 + 2A2 + A3 4 - Será dada nota nula para o grupo que não entregar o trabalho ou se ele não funcionar; - Os valores lidos em cada uma das avaliações A1 e A2 serão comparados com aqueles de referência. - Os valores de temperatura serão avaliados em comparação com os de referência da bancada (PT100). Se os valores lidos possuírem uma diferença máxima inferior ou igual a 2%, será atribuída nota máxima (10.0) nesse item. Para valores lidos com diferença relativa maior que 12%, será atribuída nota nula (zero). Valores lidos com diferença relativa entre 2% e 12% serão linearizados para atribuição de nota. A diferença relativa será avaliada em o C - O valor de vazão mássica será avaliado juntamente com o modelo físico e matemático. - O modelo físico deverá prever as temperaturas de saída das correntes de ar frio e quente. Se os valores lidos possuírem uma diferença relativa máxima inferior ou igual a 10%, será atribuída nota máxima (10.0) nesse item. Para valores lidos com diferença relativa maior que 30%, será atribuída nota nula (zero). Valores lidos com diferença relativa entre 10% e 30% serão linearizados para atribuição de nota. - Caso o aluno não atinja média 6.0 poderá fazer uma recuperação da nota, através da reexecução do experimento final. Neste caso, a nota final Nf será calculada por Nf = 0.4 Média semestre Nota recuperação 6. Observações finais Caso for necessário, este edital poderá ser reeditado a qualquer momento pelos professores da disciplina, ficando a cargo dos alunos verificarem as atualizações na página da disciplina.

5 Os trabalhos dos colegas dos semestres anteriores poderão ser consultados na página da disciplina ( Casos omissos ou eventuais problemas serão decididos pelos professores da disciplina. No dia previsto no calendário da disciplina, todos os grupos entregarão e montarão seus protótipos na bancada. Os experimentos serão apresentados aos professores da disciplina ao longo do horário de aula, com a participação obrigatória dos integrantes do grupo. Os grupos devem ser compostos por colegas da mesma turma. Caso não o sejam, os alunos devem consultar os professores para decidir em qual horário farão a apresentação.