HS108D (THW-10) Principi di Idraulica e Simulazione di Pompe

Transcript

HS108D (THW-10)
Principi di Idraulica e Simulazione di Pompe Centrifughe
Serie-Parallelo
Sistema Operativo: Windows
Descrizione del programma
Il modulo di simulazione comprende un sinottico con lo schema di principio dell'impianto, il quale è costituito
da due pompe, con comandi e strumentazione separati, funzionanti quindi in maniera indipendente. Dalla
barra menù selezionando Nome Allievo si apre la finestra
Se si provvederà alla digitazione del nome tutte le stampe saranno successivamente personalizzate.
Inoltre con un click del mouse (il mouse diventa attivo quando il puntatore da
verrà visualizzata la sezione della pompa centrifuga.
diventa
) su
l pulsante
da accesso ad un breve compendio in cui le principali nozioni sull'idraulica e
sulle pompe centrifughe, già presenti nel manuale, sono trascritte come ipertesto in maniera da essere
facilmente consultabili.
DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/30 - 10156 Torino - Italy
Tel. +39 011 2731708 - Fax +39 011 2733088 - http://www.didacta.it - E-mail: [email protected]
Il circuito idraulico permette 4 principali configurazioni:
funzionamento della pompa 1 singolarmente;
•
funzionamento della pompa 2 singolarmente;
•
funzionamento delle due pompe in serie;
•
funzionamento delle due pompe in parallelo.
•
Ogni pompa è provvista di valvola di non ritorno e di intercettazione sull'aspirazione , di valvola di
regolazione sulla mandata e di strumentazione completa. Questa comprende:
1) servizio del motore elettrico in corrente continua:
- amperometro;
- volmetro;
- contagiri;
2) servizio della pompa:
manometro sull'aspirazione;
manometro sulla mandata;
flussimetro.
L'utilizzatore inoltre può scegliere l'altezza di aspirazione e il dislivello geodetico, modificando i valori
dell'esercitazione visualizzati all'interno di un box tipo
Le funzioni dei tasti descritti sono espletate anche dal menù Report.
Per poter utilizzare i tasti è necessario dal Menù File selezionare Nuovo file o Apri file; questa operazione
visualizzata nel riquadro sottoriportato
trascrivere i dati degli strumenti su una pagina diagnostica, organizzandoli in tabelle.
Il tasto
il tasto
permetterà di
registra i dati;
inizia una nuova tabella;
apre la finestra
il tasto
in cui sono riportati tutti i valori delle letture degli strumenti ordinate in tabelle
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Dalla barra menù di questa finestra alla voce Opzioni è possibile selezionare la Stampa delle tabelle della
pompa scelta e richiamare i grafici. La voce Tabelle se l'esercitazione prescelta lo prevede permette la
visualizzazione delle medesime a scorrimento.
Il progressivo della tabella si può leggere su
della barra menù
Il tasto
che esegue la stessa funzione
apre la finestra relativa ai grafici e alla loro selezione
per poter disegnare il grafico è necessario selezionarlo dalla barra menù su Grafici.
nel caso riportato è possibile disegnare il grafico Portata/Prevalenza, sempre se supportato dalla relativa
tabella, della pompa 1, della pompa 2, delle pompe in parallelo, delle pompe in serie.
Il tasto
seleziona il tipo di visualizzazione dei grafici: per punti o con curva continua interpolata.
Applicazioni didattiche
Il programma è articolato in maniera tale da rappresentare un utile ausilio per il Docente nella trattazione di
argomenti inerenti le pompe centrifughe ed un valido supporto per l'allievo che può procedere alla verifica
dei medesimi. Lasciando, ovviamente al docente la scelta, si propongono, qui di seguito, alcune applicazioni
didattiche.
Avviamento di una pompa
•
Determinazione della caratteristica Q - h
•
Caratteristiche a giri variabili
•
Determinazione della curva della potenza e del rendimento
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Determinazione della curva caratteristica di un circuito
Determinazione del punto di lavoro
Funzionamento pompe in parallelo
Confronto tra funzionamento normale ed in parallelo
Funzionamento pompe in serie
Confronto tra funzionamento normale ed in serie
Determinazione del punto di lavoro pompe in serie
Confronto tra punto di lavoro nel funzionamento normale ed in serie.
Richiami
E' prevista inoltre una sezione "RICHIAMI", selezionabile da barra menu, in cui vengono ricordate alcune
leggi e definizioni di cui si fa uso nel programma.
Descrizione
Il programma è articolato in maniera tale da rappresentare un utile ausilio per il Docente nella trattazione
di argomenti di Principi di idraulica ed un valido supporto per l'allievo che può procedere alla verifica dei
medesimi.
Nell'ipotesi che "Un liquido ideale è privo di viscosità e la sua densità rimane costante al variare della
pressione e della temperatura", che "Il regime è laminare ed il moto permanente" e che la sezione di
efflusso al termine della tubazione è orizzontale (la lunghezza delle tubazioni nell'ipotesi sopra esposta è
ininfluente), gli argomenti che si possono sviluppare si trovano nei capitoli:
-
IDROSTATICA;
IDRODINAMICA;
IDROMETRIA.
Pur lasciando piena libertà al Docente su come operare, il programma consente alcune interessantissime
possibilità di trattazione:
1.
2.
3.
4.
5.
Esperienza di Torricelli
Pressione idrostatica
Formula di Torricelli
Manometro differenziale
Venturimetro
Al suo avvio il programma presenta una schermata
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su cui sono visualizzate le sezioni:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Dati dell'esercizio;
Valori portate/velocità;
Valori relativi al venturimetro;
Il tempo di riempimento;
La velocità;
Un sinottico grafico che rappresenta il serbatoio e il grafico pressione/altezza;
L'utilizzatore può modificare i valori dell'esercitazione e la portata immissione (sezione Valori
portate/velocità) e inoltre determinare la velocità di esecuzione dell'esercitazione stessa. Tutti questi parametri
possono essere modificati anche durante l'esercitazione ad esclusione dell'altezza e del volume del serbatoio
che possono essere modificati solo quando il livello del serbatoio stesso è zero. Sul grafico pressione-altezza
sono visualizzati i valori massimi; è sufficiente posizionare sul grafico il mouse e, premendo il pulsante sinistro,
farlo scorrere per leggere tutti gli altri valori
TS102D (THW-02)
Simulazione di Impianto a Vapore con Turbina (con calcolo
del bilancio termico)
Sistema Operativo: Windows
Descrizione dell’impianto
Il modulo di simulazione comprende:
Un sinottico con lo schema di principio dell'impianto, il quale è costituito da:
−
−
−
−
−
una caldaia a tubi d'acqua, con comandi e strumentazione separati;
una turbina mista, con sezione di alta, media e bassa pressione, con la strumentazione necessaria per la
regolazione sia per laminazione che per parzializzazione;
un condensatore a superficie, con relativa pompa di acqua raffreddamento, pompa per il vuoto e pompa di
estrazione;
tre scambiatori a superficie per la rigenerazione;
un deaereatore completo di scambiatore rigenerativo.
Sullo schema di principio sono, inoltre, riportate le linee del vapore, del condensato e dell'acqua di
raffreddamento che collegano i vari componenti dell'impianto, identificati dai relativi simboli, complete di
termometri e manometri digitali.
Il quadro di controllo come si può notare dalle figure è diviso in sezioni:
1. Gestione della combustione:
−
Avvio e spegnimento sia della pompa spinta combustibile che del ventilatore;
−
Regolazione del combustibile e delle serrande dell'aria;
−
Visualizzazione sui flussometri delle portate impostate;
−
Avvio e spegnimento del bruciatore;
−
Indicatore dei fumi per il controllo della combustione;
2.
Controlli:
−
Manometro per il controllo della pressione in caldaia;
−
Blocco al bruciatore;
−
−
−
3.
4.
Allarme alta pressione;
Allarme basso livello;
Pulsante di tacitazione.
Gestione pompe servizio:
−
Avvio e spegnimento pompa alimento (la regolazione della valvola di alimentazione è automatica);
−
Avvio e spegnimento pompa di estrazione condensato;
−
Avvio e spegnimento pompa del vuoto;
−
Visualizzazione sul flussometro della portata acqua;
−
Visualizzazione sul flussometro della portata vapore;
−
Controllo del livello.
Gestione acqua di raffreddamento al condensatore:
Avvio e spegnimento pompa (la portata è rapportata alla portata massima di vapore da condensare
nelle peggiori condizioni di temperatura);
−
Visualizzazione sul flussometro della portata.
−
5.
Gestione della turbina:
Laminazione con regolazione della valvola di immissione vapore (la sezione II -8 ugelli- non è
intercettabile con valvola parzializzatrice);
−
Parzializzazione con inserimento tramite i rispettivi pulsanti dei rimanenti ugelli;
−
Visualizzazione della potenza elettrica sul Wattmetro
−
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6.
Selezione Manuale/Automatico
La selezione Automatico definisce la pressione di esercizio dell'impianto.
−
Una pagina diagnostica contenente tutte le grandezze necessarie al controllo dell'impianto e alla identificazione
del ciclo termodinamico da esso seguito.
Un bilancio termico, rappresentato con un grafico a torta per il controllo immediato sia del rendimento che delle
perdite.
Barra menu
Dalla barra menù alla voce Comandi si possono selezionare sia la pagina diagnostica che il bilancio termico. Si
può inoltre chiedere la visualizzazione di un report sul quale sono registrate le eventuali errate manovre
commesse o allarmi intervenuti durante la gestione dell'impianto.
Alla voce Opzioni si ha la possibilità di escludere/includere il I, II e IV rigeneratore adibito al preriscaldo
dell'acqua di alimento (il III non può essere escluso perché al servizio del deaereatore), nonché il
risurriscaldatore.
Alla voce Nome studente se si inserisce il nome dell'allievo,questo verrà riportato su tutte le stampe
Alla voce Informazioni si può richiamare il logo o un aiuto in linea.
Applicazioni didattiche
Qui di seguito verranno proposte alcune possibili applicazioni didattiche:
•
Studio del ciclo di lavoro nelle diverse condizioni di impiego
La possibilità di poter effettuare, in qualsiasi momento, delle scelte all'interno della voce Opzioni, posta
sulla barra menù, permette di poter definire diverse configurazioni di impianto.
Innanzi tutto l'opportunità di includere/escludere il risurriscaldatore permette lo studio di due diversi cicli
termodinamici e la possibilità, a parità delle altri condizioni (pressione di esercizio, regolazione della
turbina, numero di spillamenti, etc.) di poterli paragonare tra di loro. La pagina diagnostica contiene tutti i
dati necessari per il calcolo delle entalpie. Il bilancio termico fornisce oltre al diagramma a torta con le
relative grandezze, anche due valori di particolare significato: il consumo specifico di vapore ed il consumo
specifico di combustibile.
All'interno di questa scelta é possibile non solo scegliere il numero di spillamenti ( il ciclo è sempre
rigenerativo a causa della presenza del deaereatore) da effettuare, ma anche le loro possibili
combinazioni.
•
Bilancio termico nelle diverse condizioni di impiego
•
Determinazione della percentuale di vapore spillata
•
Curva del consumo specifico di vapore
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INGEGNERIA CIVILE
ISD/010 - Macchina Universale per prove di trazione e
compressione – Code 988510
1. Composizione e descrizione
La struttura è autoportante a due colonne con viti a ricircolo di sfere e l’elettronica consente cicli di stress a profilo
sinusoidale in modo da preservare la macchina e di raggiungere notevoli prestazioni, nonostante la movimentazione
avvenga mediante viti a ricircolo di sfere. Motorizzazione in C.C.
Lo strumento è componibile tenendo conto che nella stessa struttura e’ possibile effettuare prove di compressione, come
pure prove di trazione a rottura e non pure tramit opportune pinze. Il sistema è basato su più schede (per controllo assi +
lettori celle) collegate in Canbus per realizzare spostamenti a forza o a posizione con velocità di feedback di 1000 Hz. La
lettura della cella di carico avviene quindi 1000 volte al secondo ed ha una risoluzione minima di 32.700 divisioni (elevabili
rallentando la lettura della cella). Funzionamento a controllo numerico con computer dotato di HD, touch screen.
La cella viene selezionata via software ed è protetta dal sovraccarico anche se non in uso. Lo sblocco dell’asse è
automatico, in caso di fuori scala o di urto non previsto. Compensazione del cedimento della cella integrato. Semplicità
d’uso: La prova può essere eseguita semplicemente utilizzando i tasti posti sul pannello frontale, senza dover accedere ai
programmi precedentemente impostati.
Nella fornitura sono compresi:
 No. 1 Box di controllo come specificato
 No. 1 Cella di carico da KG 500
 No. 1 Set di piattelli per prove di compressione
 No. 1 Set di pinze manuali per prove di trazione su tondini in acciaio diametro max. 3mm.
2. Descrizione
a.
Celle
Questa struttura può portare fino ad un massimo di Kg 500 tramite una cella max kg 500 (N 5000) div. 15.3 gr. (N 0.15)
b.
Configurazione Hardware e Software
 Sistema Panel PC industriale per la gestione dell’interfaccia operatore Longlife, LCD 15” Touchscreen adatto anche
per uso con guanti, Bassi Consumi, WindowsXP multilingua con sistema di protezione PowerFault, Linea CAN bus,
USB, LAN, Harddisk Drive che permette un collegamento facile e veloce a sistemi esterni per esempio mediante
l’utilizzo di Ethernet.
 L’interfaccia utente è realizzata mediante schermo a tocco, molto intuitivo anche per i meno esperti. La
programmazione della prova è semplificata. L’utente, guidato dal software, deve solo compilare la tabella del
programma di lavoro. Sono inserite le unità di misura necessarie e le conversioni avvengo in modo trasparente.
Ancora più semplice l’utilizzo di un programma di lavoro già impostato: non è richiesto la conoscenza e l’utilizzo del
computer o del Touch Screen. La prova può essere lanciata semplicemente utilizzando (anche con guanti) i tasti
posti sul pannello frontale.
 I certificati sono totalmente componibili e personalizzabili dal cliente, direttamente in Microsoft Excel
 La macchina viene programmata per arrestare la prova al raggiungimento di un carico prefissato, oppure ad un
allungamento ( o deflessione od accorciamento) oppure in seguito ad una rottura. La macchina calcola in modo
automatico il carico di rottura, il carico di snervamento, il carico al limite di elasticità, il carico di flessione, sigma,
modulo E, modulo elastico tangente e secante. Permette di tracciare grafici carichi deformazione misurando la
corsa della traversa.
c.
Gestione macchina
 Volantino elettronico che permette di muovere in maniera intuitiva l’asse per prove di tipo manuali. Utilizzato in
abbinamento con i pulsanti operatore è possibile richiamare e lanciare le prove esistenti in archivio in maniera
estremamente veloce.
 Produzione dei certificati di prova in Excel.
 Funzionamento con motore brushless
 Viti a circolazione di sfere e aste di guida
 Encoder per misure di altezze con divisione 0.005 mm
d.
Caratteristiche del dinamometro
 Il sistema ha prestazioni di controllo motore di 1000Hz in modo da consentire sia spostamenti a posizione che a
carico (con errori massimi di 1 parte). La lettura della cella di carico (così come la posizione) avviene quindi 1000
volte al secondo ed ha una risoluzione minima di 32700 divisioni (elevabili rallentando la lettura della cella).
 La deformazione della macchina e della cella sono totalmente automatiche e calcolate a 1000Hz.
 Tutti i campionamenti dei sensori vengono memorizzati e mostrati a grafico a 1000Hz. Il grafico consente di
selezionare quale grandezza utilizzare come riferimento sull’asse X (Posizione, Tempo o Forza): sono
implementate le funzione di esplorazione con zoom.
 Lo strumento consente cicli di stress a profilo sinusoidale in modo da preservare la macchina e di raggiungere
notevoli prestazioni, nonostante la movimentazione sia effettuata mediante vite a ricircolo di sfere.
 Nella programmazione avanzata è inoltre possibile impostare le accelerazioni e velocità dell’asse.
 Protezioni celle funzionanti su fondo scala e su urto in modo da impedirne la rottura. Lo sblocco dell’asse, in caso
di fuori scala o di urto non previsto, è automatico
3. Dimensioni e servizi






Dimensioni: 1150x450x930h
Peso: 150kg
Altezza utile: 500mm
Larghezza utile di prova tra le colonne: 400 mm
Velocità: da 0.05 mm/min a 500 mm/min
Alimentazione: 230V 50Hz 1 fase
Cod. 0000 1112 Ed. 01 Rev. 01
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.
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IDRAULICA
H42D/C - Unità studio computerizzata pompa e turbine
idrauliche - Cod. 934610
1. Generalità
L’unità studio computerizzata pompa e turbine idrauliche H42D/C consente di eseguire una vasta gamma di esperimenti
idraulici. Esso permette la prova di una pompa centrifuga e lo studio dei parametri caratteristici tipici delle turbine ad azione
e a reazione. L’impianto necessita di una minima manutenzione periodica. Le misure, che possono essere effettuate
variando le condizioni di esercizio, possono essere agevolmente confrontate con i dati risultanti dalla teoria. L’impianto
consente di eseguire consecutivamente gli esercizi su ciascuna turbina.
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 gruppo viene fornito con una completa manualistica, dove sono riportati la descrizione dell’unità H42D, la messa in
funzione, le modalità operative ed alcune esperienze didattiche corredate da risultati sperimentali.
2. Composizione
•
•
•
•
Unità base
Turbina didattica da banco Francis
Turbina didattica da banco Pelton
Turbina didattica da banco Kaplan
Opzionale
•
Stroboscopio (cod. 901521)
3. Descrizione
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Vasca in acciaio inox, capacità 500 l circa.
Telaio carrellato
Trasduttore di portata con uscita analogica.
N°2 trasduttori di pressione con uscita analogica: uscita pompa, ingresso turbine.
Trasduttore di pressione e vuoto con uscita analogica: ingresso pompa.
Motore elettrico in corrente continua a carcassa oscillante per l’azionamento della pompa centrifuga: 4.5kW a 3000rpm.
Trasduttore di coppia (per motore c.c.).
Pompa centrifuga:
‫ ـ‬velocità di rotazione: 2900 rpm;
‫ ـ‬potenza: 4 kW;
‫ ـ‬portata: 110 ÷ 315 l/min;
‫ ـ‬prevalenza: 57 ÷ 46 m H2O.
Turbina Francis in materiale inossidabile con distributore con palette orientabili e scudo posteriore in plexiglas
trasparente.
Turbina Pelton in materiale inossidabile con ugello di efflusso di tipo Doble in acciaio inox, tegolo deviatore e schermo
protettivo in plexiglas trasparente.
Turbina Kaplan in materiale inossidabile con distributore con palette orientabili, tre giranti intercambiabili a quattro pale
con differenti inclinazioni e scudo posteriore in plexiglas trasparente.
Gruppo frenatura turbine da accoppiare alla turbina in prova, con servomotore c.c. a magneti permanenti:
‫ ـ‬corrente nominale 5,4 A;
‫ ـ‬tensione nominale 48 V;
‫ ـ‬potenza max 210 W a 3000 rpm.
Quadro comandi composto da:
Interruttore pompa.
Amperometro con uscita analogica.
Voltmetro con uscita analogica.
Visualizzatore di coppia con uscita analogica
N°2 contagiri digitali con uscita analogica.
Potenziometro regolazione carico.
Carico resistivo.
Software di acquisizione ed analisi dati
•
•
•
•
•
•
•
Il software di acquisizione ed analisi dati opera in ambiente MS-Windows e consente l’acquisizione automatica dei segnali
forniti dai trasduttori installati sull’impianto.
E’ così possibile il monitoraggio dell’impianto attraverso il display sullo schermo, in tempo reale, dei dati acquisiti e la
gestione di allarmi quando alcuni dei parametri raggiungono valori fuori dal range ammesso. Il software consente di ottenere
a video o in stampa i diagrammi dei dati acquisiti in funzione del tempo. I dati acquisiti possono essere salvati su disco in
formato ASCII. E’ inoltre possibile l’esecuzione di simulazioni introducendo i dati da tastiera.
Opzionale
•
Stroboscopio (cod. 901521) campo di misura:
‫ ـ‬150 ÷ 4000 lampi/min;
‫ ـ‬3700 ÷ 18000 lampi/min;
‫ ـ‬errore±1% sui valori indicati;
‫ ـ‬alimentazione monofase 220/250 V; 50/60 Hz
4. Esperienze
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Studio della cavitazione di una pompa centrifuga.
Determinazione delle curve caratteristiche (prevalenza/portata) di una pompa centrifuga.
Determinazione del NPSH di una pompa centrifuga.
Determinazione delle curve caratteristiche (prevalenza/portata) di una pompa centrifuga funzionante a diverse velocità di
rotazione.
Determinazione delle caratteristiche di rendimento di una pompa centrifuga.
Determinazione delle curve caratteristiche di coppia all’asse di una pompa centrifuga.
Determinazione delle caratteristiche di potenza resa di una pompa centrifuga.
Tracciamento della caratteristica di potenza idraulica fornita da una turbina (Pelton, Kaplan, Francis) in funzione della
velocità di rotazione e dell’apertura del distributore.
Tracciamento della caratteristica di potenza generata da una turbina (Pelton, Kaplan, Francis) in funzione della velocità
di rotazione e dell’apertura del distributore.
Tracciamento della caratteristica di coppia all’asse di una turbina (Pelton, Kaplan, Francis) in funzione della velocità di
rotazione e dell’apertura del distributore.
Tracciamento della caratteristica di rendimento di una turbina (Pelton, Kaplan, Francis) in funzione della velocità di
rotazione e dell’apertura del distributore.
Visualizzazione dell’impatto del flusso d’acqua sulle pale per mezzo dello stroboscopio (opzionale).
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5. Configurazione minima richiesta PC
•
•
•
PC IBM o compatibile, minimo Pentium con Hard Disk (>10Gb) e CD drive, scheda grafica SVGA 800x600,, mouse,
RAM 32 MB, porta USB;
Software: MS-Windows 98 o successive;
Stampante grafica.
6. Servizi richiesti
•
•
Alimentazione elettrica: 220 V CA monofase, 50/60 Hz, 5 kW.
Alimentazione idrica: riempimento vasca 500 l circa.
7. Pesi e Dimensioni
•
•
Dimensioni: 1500x900x1500 h mm (circa)
Peso netto: 450 kg (circa)
9
9
17
8
+-
+-
+-
13
11
12
10 15
16
+-
8
14
1
12
7
2
6
10
3
5
T
1
2
r.p.m.
4
Legenda sinottico
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Vasca di alimentazione
Pompa centrifuga
Motore elettrico c.c.
Sensore di giri pompa
Misuratore coppia
Vacuometro (ingresso pompa)
Manometro (uscita pompa)
Trasduttore elettronico portata
Manometro (ingresso turbine)
Turbina Pelton
Turbina Francis
Turbina Kaplan
Linea test pompa
Gruppo frenatura turbine (da accoppiare all’unità in prova)
Sensore di giri turbine
Trasduttore tensione e corrente servomotore
Quadro elettrico di controllo
Cod. R01024/I 0206 Ed. 01 Rev. 01
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TERMODINAMICA
V10CFD0 - Impianto Generazione e Utilizzazione Vapore
1. Generalità
Gli impianti per la generazione e utilizzazione del vapore d’acqua rivestono particolare importanza didattica, in quanto per la
loro complessità, interessano diversi indirizzi scolastici come la termodinamica, l’elettrotecnica, la meccanica, l’impiantistica
ed altri ancora. Didacta Italia propone un impianto di dimensioni contenute, elevati standard di sicurezza e semplice utilizzo
che permette un ampio numero di esperienze sulla tecnologia e sull’utilizzo degli impianti a vapore. Anche l’installazione è
molto semplice: non sono richieste opere murarie ma esclusivamente l’alimentazione elettrica ed idrica fornita dalle normali
reti di distribuzione. L’impianto base (vedi sinottico di fig. 3) consente la generazione del vapore tramite caldaia, il suo utilizzo
tramite turbina ad azione ed infine la condensazione ed il recupero del vapore stesso. L’impianto comprende i gruppi per
l’alimentazione acqua e combustibile, il quadro elettrico di comando e controllo, la strumentazione necessaria per
l’esecuzione delle esperienze di base.
Alcuni kit opzionali permettono di ampliare le possibilità di utilizzo dell’impianto e di realizzare ulteriori prove.
È disponibile un sistema di acquisizione e analisi dati per Personal Computer, denominato SAD/V10CF che consente il
monitoraggio dei parametri principali dell’impianto in tempo reale, l’esecuzione di misure tramite Personal Computer, la
produzione su video o in stampa delle curve caratteristiche di diversi componenti, l’archiviazione su disco o la stampa del
dati sperimentali. I kit opzionali ed il sistema SAD/V10CF sono descritti in schede separate.
Il sistema viene fornito con una completa manualistica che descrive il sistema in ogni sua parte, le modalità di installazione
ed utilizzo e propone numerose esperienze didattiche corredate da risultati sperimentali.
2. Composizione
Impianto base (cod. 955004)
•
•
•
•
•
•
•
•
Gruppo trattamento acqua di alimentazione (A);
Gruppo alimentazione acqua (M);
Gruppo alimentazione combustibile (C);
Gruppo generazione vapore (D);
Gruppo misura portata vapore (E);
Gruppo utilizzazione vapore (H);
Gruppo condensazione e recupero vapore (B);
Quadro elettrico di comando (L).
Fig. 1 - Gruppo generazione vapore (D)
Fig. 2 - Gruppo utilizzazione vapore senza isolamento (H)
Gruppi opzionali
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Surriscaldatore elettrico (cod. 955062);
Desurriscaldatore a superficie (cod. 955050);
Torre di raffreddamento (cod. 955060);
Titolometro per vapore (cod. 958010);
Apparecchiatura per lo studio di iniettori a vapore (cod. 958050);
Apparecchiatura per lo studio dell’efficienza di coibentazioni termiche (cod. 958011);
Apparecchiatura per lo studio dei condensatori a vapore (cod. 958013);
Banco prova ugelli vapore (cod. 956200);
Misuratore temperatura gas di scarico (cod. 952416);
Kit per l’analisi chimica dei gas di scarico (cod. 955090);
Kit analisi acqua (cod. 955071);
Banco evaporatore doppio effetto (cod. 955064);
Banco di processo per impianti a vapore (cod. 955069).
SAD/V10CF - Sistema automatico di acquisizione dati per impianti a vapore
•
•
kit trasduttori elettronici, completo di Unità di Alimentazione e Condizionamento Segnali e Scheda di Conversione A/D
(Cod. 955063)
software per Windows di acquisizione ed analisi dati (Cod. 915072).
3. Descrizione
Gruppo trattamento acqua alimentazione (A)
Il gruppo è composto da:
• Addolcitore in materiale plastico (A1) con portata max. 1000 l/h e funzionamento automatico con rigenerazione della
resina a tempo, escludibile tramite valvole di by-pass;
• Dosatore di polifosfati per neutralizzazione acqua (A2);
• Misuratore volumetrico di portata acqua di alimentazione (QA);
• Filtro acqua di alimentazione (FA);
• Manometro di controllo pressione acqua di alimentazione (PA).
Gruppo alimentazione acqua (M)
• Serbatoio acqua di alimentazione (M1), in acciaio protetto con vernice epossidica, capacità 300 litri;
• Termometro acqua di alimentazione (TM);
• Sistema di regolazione del livello acqua e troppo pieno con indicatore livello (LM);
• Filtri acqua di alimentazione (FM1, FM2).
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Gruppo alimentazione combustibile (C)
• Serbatoio gasolio (C1), capacità 100 litri;
• Indicatore livello combustibile (LC);
• Termometro combustibile (TC);
• Valvola di sicurezza (VC);
• Gruppo di valvole per prova consumo in condizioni di massimo prelievo e di riflusso dal bruciatore.
Gruppo generazione vapore (D)
Il gruppo (vedi fig. 1) è composto da:
• Caldaia a tubi d’acqua (D1) a circolazione forzata ad alto rendimento, assolutamente sicura dal punto di vista
antinfortunistico (non è richiesta patente di conduzione);
Caratteristiche tecniche
- produzione vapore
200 kg/h
- potenzialità max
120000 kcal/h
2
- superficie riscaldata
8m
- pressione max
12 bar
- pressione di esercizio
10 bar
• bruciatore a gasolio di tipo industriale (D2);
• pompa a pistone di alimentazione acqua (D3);
- Portata
200 l/h
- Pressione 12 bar
• Filtro combustibile (FD);
• Valvola di scarico automatico condensa (VD1);
• Valvola di sicurezza caldaia (VD2);
• Pressostato di massima vapore (PD1);
• Pressostato di sicurezza vapore (PD2);
• Manometro pressione vapore (PD3);
• Manometro pressione bruciatore (PD4);
• Termostato digitale vapore (TD);
• Flussostato controllo alimentazione acqua (QD);
• Camino per scarico fumi (D4), in acciaio zincato, costruito secondo necessità (lunghezza standard 12 m).
Gruppo misura portata vapore (E)
• Diaframma tarato (E1) posto direttamente sulla tubazione vapore;
• Manometro differenziale (PE) per la misura portata vapore;
• Barilotti di raccolta condensa (E2, E3).
Gruppo utilizzazione vapore (H)
Il gruppo (vedi fig. 2) è composto da:
• Turbina a vapore ad azione (H1) funzionante a scarico atmosferico o sotto vuoto;
- potenza erogata
1 kW
- velocità
2900 giri/min
- dispositivo di blocco automatico in caso di velocità di fuga
- dispositivo di arresto manuale in caso di emergenza
• Valvola regolazione manuale portata ingresso vapore (VH1);
• Valvole di scarico automatico condensa (VH2, VH3, VH4);
• Filtri vapore (FH1, FH2, FH3, FH4, FH5);
• Manometro misura pressione vapore ingresso turbina (PH1);
• Manovuotometro misura pressione / vuoto a valle della turbina (PH2);
• Termoresistenze Pt100 misura temperatura vapore a valle ed a monte della turbina (TH1 ,TH2);
• Unità dinamometrica a carcassa oscillante (H2) dotata di cella di carico per la misura della coppia (T), e sensore di
prossimità per il rilievo della velocità di rotazione (n). L’unità dinamometrica trasforma l’energia meccanica prodotta dalla
turbina in energia elettrica.
• Carico elettrico costituito da una serie di 3 resistenze elettriche da 0.5Ω e da un voltmetro e un amperometro per
valutare la potenza elettrica. L’energia elettrica prodotta attraverso l’unità dinamometrica è completamente dissipata nel
carico elettrico.
Gruppo condensazione e recupero vapore (B)
• Condensatore di vapore a fascio tubiero (B1) con sistema di controllo di pressione e temperatura;
• Elettropompa per vuoto ad anello di liquido ad uno stadio (B3) per il recupero del vapore condensato nel serbatoio acqua
alimentazione M1;
- vuoto
735 ÷ 100 mm Hg
3
- portata aspirata
7 ÷ 50 m /h
- portata anello liquido
8 ÷ 12 l/m
• Scambiatore di calore (B2);
• Flussometro misura portata acqua di raffreddamento al condensatore (QB);
• Termoresistenze Pt100 per la misura della temperatura acqua e vapore (TB1, TB2, TB3, TB4).
Quadro elettrico di comando e controllo (L)
Il quadro fornisce l’alimentazione elettrica a tutti i componenti elettrici dell’impianto e comprende i seguenti comandi e
controlli:
• Interruttore generale magnetotermico con differenziale;
• Interruttore magnetotermico per addolcitore A1;
• Pulsante di alimentazione quadro elettrico;
• Pulsante inserimento elettropompa B3;
• Interruttore caldaia D1;
• Interruttore unità dinamometrica H2;
• Variatore carico unità dinamometrica H2;
• Voltmetro e amperometri unità dinamometrica H2;
• Strumento indicatore numero di giri unità dinamometrica H2;
• Strumento indicatore misura della coppia unità dinamometrica H2;
• Carico resistivo per dissipazione unità dinamometrica H2;
• Indicatore digitale temperature con selettore, collegato alle termoresistenze Pt100 poste nei punti caratteristici
dell’impianto;
• Indicatore digitale temperature con selettore, collegato alle termoresistenze Pt100 poste nei punti caratteristici degli
opzionali (torre di raffreddamento cod. 955060, desurriscaldatore cod.956062).
4. Esperienze realizzabili
Modalità di conduzione di un impianto termico
•
•
•
•
•
•
Norme di sicurezza
Messa in funzione dell’impianto
Prova di pressurizzazione
Collaudo di un impianto a vapore
Conduzione di un impianto termico
Procedure di manutenzione
Principi di funzionamento di un impianto termico
•
•
•
Tecniche di misura e di controllo della pressione in un impianto termico;
Tecniche di misura e di controllo della temperatura in un impianto termico;
Studio del trasferimento di calore in un condensatore acqua/vapore, operante in modalità equi-corrente o contro-corrente
(con gruppo opzionale cod. 958013).
Misure sul vapore
•
•
•
Misure di portata vapore;
Determinazione del titolo del vapore (con gruppo opzionale cod. 958010);
Determinazione dei valori di entalpia ed entropia del vapore (con gruppo opzionale cod. 958013).
Analisi del ciclo Rankine
•
•
•
•
•
•
Determinazione del rendimento termico del principali componenti dell’impianto;
Determinazione del rendimento termico complessivo dell’impianto;
Confronto tra il rendimento termico complessivo reale ed ideale dell’impianto;
Influenza della pressione di condensazione e della temperatura di lavoro sul ciclo Rankine;
Influenza della laminazione di vapore sul ciclo Rankine;
Effetti della caduta di pressione tra uscita generatore ed ingresso turbina sul ciclo reale.
Misure sul generatore di vapore
•
•
Determinazione della quantità di calore prodotta dalla combustione;
Determinazione della quantità di calore ricevuta dal vapore d’acqua nella caldaia;
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•
•
•
Determinazione del rendimento del generatore di vapore;
Determinazione delle perdite nel camino;
Analisi dei fumi di combustione ed ottimizzazione delle condizioni di funzionamento del generatore (con gruppo opzionale
cod. 958015).
Misure sulla turbina a vapore
•
•
•
•
•
Determinazione della potenza ideale sviluppata dal vapore;
Determinazione della potenza reale sviluppata dal vapore;
Determinazione dell’efficienza termodinamica della turbina;
Determinazione della potenza meccanica all’asse della turbina;
Determinazione dell’efficienza meccanica della turbina.
Misure sul condensatore di vapore
•
•
•
Determinazione della quantità di calore ceduta dal vapore al condensatore;
Determinazione del bilancio termico del condensatore;
Determinazione dell’efficienza di una torre di raffreddamento ad evaporazione (con gruppo opzionale cod. 955060).
5. Servizi richiesti
•
•
Alimentazione elettrica: 380 trifase, 50/60 Hz, 4 kW
Alimentazione acqua da rete idrica
6. Pesi e dimensioni
•
•
Dimensioni: 3500 x 4000 x 3500h mm
Peso a vuoto: 1400 kg
Fig.3 - Sinottico Impianto Base
A. Gruppo trattamento acqua di alimentazione
B. Gruppo condensazione e recupero vapore
C. Gruppo alimentazione combustibile
D. Gruppo generazione vapore
E. Gruppo misura portata vapore
H. Gruppo utilizzazione vapore
L. Quadro elettrico di comando e controllo
M. Gruppo alimentazione acqua
OPZIONALE
SAD/V10CF - Sistema Automatico di Acquisizione Dati per Impianti Vapore
1. Generalità
Il sistema permette di eseguire automaticamente gli esperimenti previsti per gli Impianti vapore Didacta V10CF attraverso un
PC minimo Pentium, 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/V10CF comprende:
• kit trasduttori elettronici, completo di Unità di Alimentazione e Condizionamento Segnali e Scheda di Conversione A/D
(Cod. 955063)
• software per Windows di acquisizione ed analisi dati (Cod. 915072).
3. Descrizione
Kit trasduttori elettronici, completo di Unità di Alimentazione e Condizionamento Segnali e Scheda di Conversione
A/D (Cod. 955063)
Il kit include i seguenti trasduttori elettronici:
• N. 2 trasduttori di pressione per la misura della pressione ingresso e uscita turbina.
• Trasduttore di pressione differenziale per la misura della portata vapore.
• Trasduttore per la misurazione portata acqua con indicatore digitale.
• N. 7 indicatori digitali di temperatura (invece di un indicatore digitale con selettore).
• Convertitore di segnale per la misura della coppia turbina.
• Convertitore di segnale per la misura dei giri turbina.
• Unità condizionamento segnali, 16 ingressi analogici, risoluzione 16 bit; massima velocità di campionamento 250 Ks/s,
acquisizione segnale ad alta velocità su porta USB.
Software di acquisizione ed analisi dati (Cod. 915072)
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 richiesta PC
•
•
•
PC minimo Pentium con Hard Disk (>10Gb) e CD drive, scheda grafica SVGA minimo, mouse, RAM 32 Mb, porta USB;
Windows XP o successivi;
Stampante grafica.
Cod. R00518/I 0511 Ed. 01 Rev. 05
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TERMODINAMICA
T210D/C - TURBINA A GAS COMPUTERIZZATA A
FLUSSO ASSIALE COD. 957440
1. Descrizione
Il motore si compone di un compressore radiale a singolo stadio, una camera di combustione anulare e una turbina a flusso
assiale, di massa ridotta e ad alte prestazioni.
Il motore è integrato in una robusta incastellatura metallica che lo tiene saldamente ancorato e nel contempo permette di
misurare con precisione la spinta prodotta dal motore.
Un regolatore elettronico pre-programmato controlla continuamente il funzionamento del motore, garantendone il
funzionamento sicuro in qualsiasi momento.
Il motore è controllato dal software che fornisce agli utilizzatori un’interfaccia grafica di uso intuitivo per il comando e il
monitoraggio in tempo reale.
L’alimentazione dell’aria compressa è soggetta a particolari requisiti. Per far partire il motore è sufficiente una piccola
bombola di propano, del tipo facilmente reperibile in commercio.
Il software del motore gira su PC e si richiede solamente un’unica interfaccia USB tra il quadro di comando elettronico e il
PC. Ciò consente un’agevole sistemazione dell’apparecchiatura all’interno di una cella di prova o di una sala insonorizzata.
Il kit di trasduttori elettronici è fornito completo di unità di alimentazione, elettronica di condizionamento del segnale,
convertitore A/D. L’unità di alimentazione e l’elettronica di condizionamento del segnale consentono la conversione del
segnale fornito in segnali di tipo standard, adatti per la scheda di conversione A/D. L’apparecchiatura può essere collegata al
software di acquisizione dati e analisi per sistema Windows.
2. Caratteristiche tecniche
•
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•
•
•
Motore turbogas a flusso assiale per uso aeronautico, completo
Serie completa di strumenti e sensori
Compressore centrifugo ad alte prestazioni
Velocità di rotazione massima elevata
Risposta rapida alle variazioni di velocità
Misurazione precisa della spinta
Non richiede un sistema esterno di lubrificazione (il lubrificante è miscelato con il carburante)
Può essere alimentato con paraffina comune o cherosene
Sistema di accensione
Fornito di serie con il software di acquisizione dati e il software didattico
Grazie alle dimensioni, ridotte l’apparecchiatura occupa poco spazio in laboratorio
Pienamente collaudato dal punto di vista delle prestazioni e della sicurezza
Schermo di sicurezza resistente in policarbonato trasparente
Portata del carburante vs giri/min (corretto)
3. Strumentazione fornita di serie
Condotto di ammissione
•
temperatura in ingresso
•
pressione in ingresso
Compressore
•
pressione totale in uscita
•
pressione in uscita
•
temperatura totale in uscita
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Turbina
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temperatura totale in ingresso
•
pressione totale in ingresso
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•
pressione totale in uscita
Ugello
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portata carburante
•
portata aria
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velocità di rotazione dell’albero
•
spinta
4. Prestazioni
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Spinta: 150N valore tipico
Carburante usato normalmente: uno dei seguenti
o Paraffina
o Jet A-1
o JP-4/cherosene
Temperatura dei gas di scarico: 800°C, valore tipico
Portata ponderale: 0.8 kg/s
Sistema di accensione: candelette
Tipo di compressore: radiale a singolo stadio
Tipo di turbina: a flusso assiale, a stadio singolo, di massa ridotta
Velocità del motore: 105.000 giri/min, valore tipico
Montaggio motore: su un solo punto a snodo
5. Servizi necessari
•
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•
•
•
Alimentazione elettrica: 220-240 V, monofase, 50 Hz
Bombola di propano per l’accensione (fornita di serie)
Si raccomanda di installare il dispositivo di prova del motore all’interno di una cella dedicata, dotata di impianto di
estrazione dell’aria e insonorizzata. Il PC di comando e controllo può essere installato in una zona adiacente. In tal
modo l’installazione è estremamente agevole, dato che, a parte il cavo USB, non si richiede alcun collegamento
materiale tra la postazione di controllo e il T210D. Il cavo USB lungo 5 metri è fornito di serie con l’apparecchiatura.
Requisiti minimi del computer: PC Pentium con disco rigido (>10 Gb) e drive per CD, scheda grafica SVGA 800x600,
mouse, memoria RAM da 32 MB, porta USB; sistema operativo Windows XP/MS o versione successiva (NON
COMPRESO NELLA FORNITURA)
Stampante grafica (NON COMPRESA NELLA FORNITURA).
6. Peso e dimensioni
•
•
Dimensioni: circa 400 x 500 x 1000 h mm
Peso : 150 kg
Cod. R0000/I 0511 Ed. 01 Rev. 01
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HS108D (THW-10) Principi di Idraulica e Simulazione di Pompe

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