Turbomáquinas

Objectivos

Os objectivos principais desta unidade curricular são: dar a conhecer os diferentes tipos de turbomáquinas, os seus princípios de funcionamento e os seus domínios de aplicação. Nesta unidade curricular pretende-se que o estudante adquira conhecimentos, aptidões e competências que lhe permitam:

  • Compreender a aplicação dos princípios fundamentais de termodinâmica e de mecânica dos fluidos para a determinação das características de funcionamento das diversas aplicações das turbomáquinas.
  • Ser capaz de analisar os ciclos de vapor e de gás e as instalações hidráulicas, as características de funcionamento das turbomáquinas mais comuns nas instalações de produção de energia e/ou bombeamento.
  • Conhecer os métodos de seleção e de funcionamento das turbomáquinas nas instalações de produção de energia e/ou bombeamento.

Caracterização geral

Código

11686

Créditos

6.0

Professor responsável

Luís Miguel Chagas da Costa Gil

Horas

Semanais - 4

Totais - 70

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Princípios básicos de Termodinâmica e de Mecânica dos Fluidos

Bibliografia

Moran, M. J. and Shapiro, H. N. (2010). Fundamentals of Engineering Thermodynamics.

Andrews, J. and Jelley, N. (2007). Energy Science, principles, technologies, and impacts.

White, F. M. (2011). Fluid Mechanics.

Dixon, S. L. and Hall, C. A. (2014). Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery. 

Dick, E. (2015). Fundamentals of Turbomachines.

Método de ensino

Aulas teóricas e práticas.

Trabalhos laboratoriais.

Método de avaliação

A avaliação consta de duas partes: a avaliação por provas escritas, com eventual prova oral a decidir pelo docente, e a avaliação laboratorial.

1.1. Avaliação das Provas Escritas

Esta parte da avaliação será feita por 2 testes ao longo do semestre ou por 1 exame finalAs provas escritas são realizadas sem consulta. Os testes são constituídos por: i) uma parte teórica, ii) uma parte teórica de desenvolvimento/demonstração e, iii) uma parte prática/problemas. Juntamente com o enunciado serão disponibilizados formulários e tabelas necessários.


1.2. Avaliação Laboratorial

A avaliação laboratorial será feita através da realização de ensaios laboratoriais, a discussão e análise dos resultados obtidos. A não realização do trabalho laboratorial corresponde uma nota de zero valor.


1.3. Nota Final

O cálculo da nota final, antes de eventual prova oral, é a seguinte média ponderada:

Nota final = 0,85 x (Média dos testes) + 0,15 x (Avaliação Laboratorial)

Só serão atribuídas notas finais superiores a 17 valores após prestação de prova oral. Na avaliação em época especial a nota final será igual à nota da avaliação obtida na prova escrita, i.e., a componente de avaliação laboratorial não será contabilizada.

Conteúdo

1          Introdução

1.1         Definição, classificação e domínio de aplicação das turbomáquinas

 

2          Princípios básicos de Termodinâmica e de Mecânica dos Fluidos

2.1         Propriedades termodinâmicas dos fluidos

2.2         Conservação da massa

2.3         Balanço da quantidade de movimento

2.4         Conservação de energia

2.5         Aplicações da conservação de energia: equação de Euler, equação de Bernoulli

2.6         Escoamento incompressível no interior de condutas

2.7         Escoamento em torno de perfis: forças de sustentação e de arrasto

2.8         Escoamento compressível

2.9         Definições de rendimento: rendimento isentrópico, mecânico, volumétrico e global

 

3          Turbomáquinas motoras

3.1         Bombas centrífugas

3.1.1         Introdução: definição e classificação das bombas centrífugas

3.1.2         Análise do escoamento: princípios de funcionamento, diagrama de velocidades, aplicação das equações de balanço, rendimento

3.1.3         Características de operação: domínio de aplicação de bombas centrífugas

 

3.2         Bombas axiais

3.2.1         Introdução: definição e classificação das bombas axiais

3.2.2         Análise do escoamento: princípios de funcionamento, diagrama de velocidades, aplicação das equações de balanço, rendimento

3.2.3         Características de operação: domínio de aplicação de bombas axiais


3.3         Bombas mistas

3.3.1         Introdução: princípios de funcionamento, definição e classificação das bombas mistas

3.3.2         Análise do escoamento: diagrama de velocidades, aplicação das equações de balanço, rendimento

3.3.3         Características de operação: domínio de aplicação de bombas mistas

 

4          Turbomáquinas movidas

4.1         Turbinas radiais

4.1.1         Introdução: definição e classificação

4.1.2         Análise do escoamento: princípios de funcionamento, diagrama de velocidades, aplicação das equações de balanço, rendimento

4.1.3         Características de operação: domínio de aplicação


4.2         Turbinas axiais

4.2.1         Introdução: definição e classificação

4.2.2         Análise do escoamento: princípios de funcionamento, diagrama de velocidades, aplicação das equações de balanço, rendimento

4.2.3         Características de operação: domínio de aplicação


4.3         Turbinas mistas

4.3.1         Introdução: definição e classificação

4.3.2         Análise do escoamento: princípios de funcionamento, diagrama de velocidades, aplicação das equações de balanço, rendimento

4.3.3         Características de operação: domínio de aplicação


4.4         Turbinas de impulsão

4.4.1         Introdução: definição e classificação

4.4.2         Turbina Pelton: análise do escoamento: princípios de funcionamento, diagrama de velocidades, aplicação das equações de balanço, rendimento

 

5          Características adimensionais das turbomáquinas

5.1         Escolha do tipo e estimativa da dimensão de turbomáquinas: velocidade específica, diâmetro específico e diagrama de Cordier

 

6          Turbinas eólicas

6.1         Conceito geral e componentes das turbinas eólicas

6.2         Turbinas de eixo horizontal

6.3         Eficiência aerodinâmica: limite de Betz

 

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: