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Title: Desenvolvimento de medidor de vazão para mini canais
Authors: Santana, Rian Maurício
metadata.dc.contributor.advisor: Kanizawa, Fábio Toshio
metadata.dc.contributor.members: Silva, Jaqueline Diniz da
Pacheco, César Cunha
Issue Date: 2018
Publisher: Universidade Federal Fluminense
Citation: Santana, Rian Maurício. Desenvolvimento de medidor de vazão para mini canais. Desenvolvimento de medidor de vazão para mini canais. 2018. 90f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Escola de Engenharia, Universidade Federal Fluminense, 2018.
Abstract: Este trabalho consiste no projeto, construção e avaliação de um protótipo para medição de vazão de líquidos, com foco para aplicação em sistemas baseados em minicanais operando com reduzidas vazões. Este projeto tem como objetivo sua aplicabilidade em um termossifão que opera com circulação natural, ou seja, deseja-se reduzida perda de pressão imposta pelo medidor. Para a realização do mesmo é feita uma breve revisão dos diferentes métodos de medição de vazão. O protótipo proposto tem como objetivo promover reduzida perturbação do escoamento por perda de pressão ou transferência de calor, e foi baseado na técnica de tempo de voo. Apresenta-se também a discussão referente à instrumentação do dispositivo, explicando aspectos relativos ao uso do microcontrolador Arduino UNO e diferentes módulos necessários para o funcionamento do medidor. Nesta seção explica-se o funcionamento básico destes módulos e se sugere maneiras de determinar e aumentar a frequência de aquisição do sistema completamente montado. Adicionalmente, este estudo apresenta uma a modelagem matemática e simulação numérica dos fenômenos físicos que são responsáveis pelo funcionamento do mesmo, considerando escoamento completamente desenvolvido na fase líquida. Apresenta-se também, para maior compreensão do leitor, todos os aspectos relacionados às análises de materiais utilizados, aspectos construtivos e também todos os problemas de engenharia que foram superados para a construção do medidor. Ao final relata-se os testes realizados, a calibração do dispositivo através de método gravimétrico, sendo a análise de sinais realizada utilizando método gráfico e correlação cruzada. Compara-se os dados obtidos experimentalmente e as simulações numéricas, obtendo boa concordância entre os dois resultados. Ao final observa-se que o protótipo desenvolvido apresenta valores de precisão de vazão de aproximadamente 6%, muito próximos a dos medidores de vazão comerciais. O protótipo desenvolvido tem capacidade para determinação de vazões de escoamentos de líquidos com velocidades médias entre 0,1 e 1,0 m/s em duto de 4,0 mm de diâmetro interno.
metadata.dc.description.abstractother: This work consists of the design, construction and evaluation of a prototype for liquid flow measurement, with a focus on application in systems based on minichannels operating at reduced flowrates. This project aims to be applicable in an experimental thermosyphon that operates with natural circulation, therefore, the pressure drop imposed by the flowmeter should be very low. A brief review of the different methods of flow measurement is presented in order of evaluating the state-of-the-art and to infer the concept for the prototype. The proposed prototype aims to promote reduced perturbation of the flow by pressure drop or heat transfer, and was based on time of flight technique. A discussion regarding the instrumentation of the device, explaining aspects related to the use of the Arduino UNO microcontroller and different modules necessary for the operation of the meter is presented. This section explains the basic operation of these modules and suggests ways to determine and increase the frequency of acquisition of the fully assembled system. In addition, this study presents a mathematical modeling and numerical simulation of the physical phenomena that are responsible for its operation, considering the completely developed flow in the liquid phase. All the aspects related to the analysis of materials used, constructive aspects and also all the engineering problems that were overcome for the accomplishment of the same are discussed. The prototype is calibrated by gravimetric method, and using two different methods for signal analysis: a graphical method and signal analysis by cross-correlation. The experimental and numerical simulations results are compared and showed good agreement. The developed prototype present flowrate measurement precision of approximately 6%, which is similar to commercial flowmeters. It is capable of measuring liquid flowrate for averaged flow velocities between 0.1 and 1.0 m/s in 4.0 mm ID channels.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/8050
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