SECONDA PROVA

al liquido scaldato viene eettuata un analisi energetica. Con questi calcoli è possibile avere un idea del usso energetico che è presente nel sistema creato.

In primis dai dati elettrici in ingresso alla linea, successivamente viene fatta una stima della energia di scambio nella pentola. Il sistema viene monitorato con un wattmetro monofase avendo precedentemente vericato che il sistema è simmetrico ed equilibrato. Dunque la potenza del assorbita dal sistema può essere calcolata semplicemente moltiplicando la potenza monofase per 3.

Il modo più semplice per calcolare l'energia scambiata dal sistema è attraverso il liquido scaldato. Infatti l'energia che viene scambiata nel sistema è direttamente proporzionale alla variazione di temperatura.

Q = c · m · 4T

Viene indicato con Q l'energia scambiata espressa in [J] , con c il calore specico [J/kgK], con \4T la variazione di temperatura [K] ed inne la massa m [kg]. Il valore trovato è un energia, dunque per ricavare la potenza del sistema basta dividere per il tempo espresso in secondi.

I risultati ottenuti indicano che la potenza scambiata non corrisponde con la potenza in ingresso proprio per il fatto che la pentola utilizzata ha un diametro inferiore della bobina. Infatti è necessario avere un diametro della pentola che copra almeno i 2/3 rispetto alla zona di riscaldamento. Nel caso studiato è inferiore , il diametro della pentola ha un diametro circa la meta del diametro dell'induttore.

Figura 5.1.8: anlisi energetica

Figura 5.1.9: anlailsi elettrica

5.2 SECONDA PROVA

La seconda tipologia di prove svolte consiste nel misurare la temperatura esterna della pen-tola con 16 termocoppie tipo T. Anche in questa prova, come nella precedente , viene usato come liquido l'acqua. La prova giunge quindi al termine al raggiungimento della temperatura dell'acqua di 80 °C.

Queste prove , prese alla stessa distanza in ciascuna pentola possono essere usate per un confronto tra le varie tipologie. Lo scopo di queste misurazione è capire come si dionde la temperatura all'esterno della pentola in vari punti di essa. In particolare si è focalizzata l'attenzione sul fondo esterno, più a contatto con il piano ad indizione.

Anche in questo caso è possibile confrontare gli andamenti delle temperature in funzione del tempo con dei modelli rappresentativi.

Come primo esempio vengono rappresentati qui sotto tre ripetute delle varie congurazioni, alla potenza di 1500, 2000 e 2500W.

5.2. SECONDA PROVA 75

Figura 5.2.2: prima prova T esterne 2000W

Figura 5.2.4: seconda prova T esterne 1500W

5.2. SECONDA PROVA 77

Figura 5.2.6: seconda prova T esterne2500W

Figura 5.2.8: terza prova T esterne 2000W

5.2. SECONDA PROVA 79

Nelle graci vengono illustrati gli andamenti della temperatura delle termocoppie in funzione del tempo. In particolare è possibile vedere gli andamenti del fondo esterno rispettivamente con i colori rosso , ad un altezza di 10 mm dalla piastra ad induzione, e blu ad un altezza di 20 mm. Inoltre sono rappresentati gli andamenti del bordo esterno con i colori arancione e giallo. Nei seguenti graci è possibile notare diversi andamenti tra le varie pentole. In particolare si nota n da subito quale pentola può essere usata con continuità.

La congurazione numero 1 e numero 2 presentano dei buoni andamenti con le seguenti caratteristiche: si ripetono costanti tra le varie prove , all'aumentare della potenza presentano un aumento di pendenza con conseguente diminuzione del tempo impiegato per raggiungere la temperatura voluta. I trend rilevati possono essere rappresentati con delle linee rette.

La congurazione numero 3 non ha degli andamenti che si ripetono in modo costante nelle diverse prove. Il bordo esterno, colore arancione e giallo, ha un trend lineare dunque anche in questo caso è possibile rappresentarlo con una retta. Diverso è però l'andamento del fondo interno inferiore, colore rosso, dotato di punti con andamenti diversi tra le varie prove. Anche in questa struttura avviene una diminuzione del tempo impiegato in funzione della pendenza del graco, legato appunto alla potenza fornita. Inoltre con questa particolare struttura ottengo una temperatura nale molto elevata , tendente ad aumentare in funzione della potenza fornita. Si ha, ad esempio un valore massimo raggiunto di 354 °C.

Inne la congurazione numero 4 ha andamenti molto diversi tra le varie prove. Per com-prendere al meglio le sue caratteristiche è necessario descrivere il comportamento alle varie potenze. Alla potenza di 1500 W le tre ripetute hanno degli andamenti simili alla prima con-gurazione con le seguenti dierenze: tempo maggiore e pendenza inferiore. Alla potenza di 2000 W le tre prove hanno degli andamenti lineari come nel caso precedente, con la dierenza di avere un calo di temperatura 'buco' con il successivo aumento.

Inne la caratteristica più lampante è la prova a 2500 W, nelle tre prove svolte la temperatura non raggiunge il valore richiesto. Questa caratteristica, è dovuta alla deformazione che subisce la pentola all'aumentare della potenza fornita al sistema. La deformazione avviene proprio per il fatto che la struttura è composta da due materiali con diversa conducibilità e deformazione termica. Di conseguenza comporta una deformazione strutturale, con la conseguenza di non essere più a contatto con la piastra ad induzione.

In queste prove è possibile analizzare gli andamenti con dei modelli matematici attraverso delle linee di tendenza. Inoltre per vericare la precisione del modello è stato trovato un coeciente di determinazione R2.

Come è possibile vedere nelle gure gli andamenti presenti su bordo superiore si possono rappresentare con delle linee rette con due coecienti di determinazione ovvero la pendenza m e il valore iniziale q , mentre con delle polinomiali le funzioni del fondo inferiore. Per confrontare le varie strutture considero dei graci medi, in cui vengono rappresentati gli andamenti alle diverse altezze rilevate.

Figura 5.2.10: T medio bordo esterno 60 mm

Figura 5.2.11: T medio bordo esterno 40 mm

5.2. SECONDA PROVA 81

Essa è la struttura numero due. Le temperature rilevate ad un altezza di 40 mm vengono perfettamente adattate al modello rispetto alle precedenti rilevate a 60 mm. Con le seguenti prove ottengo le seguenti equazioni riportate in tabella:

Figura 5.2.12: andamenti h=60 e 40 mm

I valori qui trovati rappresentano delle rette. Per ogni valore di potenza ottengo un valore di pendenza m abbastanza costante tra le vari pentole. La pendenza maggiore è stata rilevata in tutte le prove svolte sulla congurazione numero 1. Tuttavia essendo queste misure, rilevate sul bordo esterno superiore non incidono particolarmente sulla caratteristica della pentola, essendo il bordo in questione molto sottile.

Quindi è necessario anche fare una stima delle temperature rilevate sul fondo esterno rile-vando anche in questo caso gli andamenti medi e trorile-vandone un modello.

Figura 5.2.13: T medio bordo esterno 20 mm