Un dispositivo compatto e autonomo da banco, progettato per permettere agli studenti di tutti i livelli accademici di studiare i principi di controllo termico di base e avanzati.
Simulazione di Processi Industriali
L'Apparato di Controllo Termico replica un tipico processo industriale, come un impianto di condizionamento dell'aria, in cui è possibile controllare la temperatura attraverso diverse regolazioni:
- Variazione dell'apporto di energia termica al sistema
- Regolazione della velocità del ventilatore di circolazione
- Utilizzo di una paletta variabile per limitare il flusso d'aria
Funzionamento
- Ventola a velocità variabile: Spinge l'aria attraverso un condotto che contiene un blocco di processo riscaldato elettricamente.
- Bilancio termico: L'equilibrio tra il calore generato dal riscaldamento elettrico e il calore disperso per convezione e conduzione mantiene una temperatura stabile nel blocco.
- Sensori di temperatura: Due sensori monitorano il blocco. Uno è in contatto diretto, mentre l'altro, montato su un distanziatore isolante, introduce inerzia termica e costanti di tempo variabili.
- Paletta servocomandata: Montata dopo la ventola e il blocco, offre una restrizione variabile per esperimenti più avanzati.
Obiettivo di Controllo
L'apparato consente di mantenere la temperatura di processo entro limiti accettabili sotto varie condizioni operative. Il controllo del calore avviene tramite una combinazione di:
- Regolazione dell'energia elettrica del riscaldatore
- Variazione della portata d'aria
- Rotazione della paletta
Il sistema è progettato con costanti di tempo ridotte per velocizzare gli esperimenti in laboratorio.
Flessibilità e Esperimenti Avanzati
L'apparato include un amplificatore a relè con isteresi variabile per esperimenti avanzati, e il suo design modulare permette agli utenti di sviluppare ulteriori esercizi di analisi e controllo. È ideale per progetti di lavoro e sperimentazioni avanzate degli studenti.
Argomenti Trattati
- Trasferimento di calore
- Controllo ON/OFF: Include l'analisi di overshoot, undershoot, rapporto ON/OFF, velocità di riscaldamento/raffreddamento, offset e isteresi.
- Controllo Proporzionale, Proporzionale + Integrale (PI), o Proporzionale + Integrale + Differenziale (PID).
- Risposta in frequenza del processo modello.
- Inerzia termica e costanti di tempo variabili.
- Controllo multivariabile: Fino a tre variabili possono essere monitorate e controllate individualmente.
Questo apparato offre un'esperienza pratica completa per lo studio e il controllo di sistemi termici, favorendo l'apprendimento sia a livello base che avanzato.
