Turbomáquinas
Objetivos
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, Moisés Gonçalves de Brito
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 três partes: a avaliação por provas escritas, a avaliação laboratorial e um mini-projecto.
1.1. Avaliação das Provas Escritas
Esta parte da avaliação será feita por 2 testes ao longo do semestre ou por 1 exame final. As 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. Mini-Projecto
O mini-projecto tem como principal objectivo avaliar a capacidade de dimensionadar e/ou escolher uma turbomáquina para um problema concreto de engenharia. A não realização do mini-projecto corresponde uma nota de zero valor.
Nota Final
O cálculo da nota final é a seguinte média ponderada:
Nota final = 0,7 x (Média dos testes) + 0,15 x (Avaliação Laboratorial) + 0,15 x (Mini-Projecto)
Na avaliação em época especial a nota final será igual à nota da avaliação obtida na prova escrita, i.e., as componentes de avaliação laboratorial e do mini-projecto não serão contabilizadas.
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 Equações que governam o escoamento de fluidos e a transferência de calor
2.2.1 Equação da conservação da massa
2.2.2 Equação do balanço da quantidade de movimento
2.2.3 Equação da conservação de energia
2.3 Aplicações da conservação de energia: equação de Euler, equação de Bernoulli
2.4 Escoamento incompressível no interior de condutas
2.5 Escoamento em torno de perfis: forças de sustentação e de arrasto
2.6 Escoamento compressível
2.7 Definições de rendimento: rendimento isentrópico, mecânico, volumétrico e global
3 Turbomáquinas movidas
3.1 Introdução: definição e classificação das bombas centrífugas, axiais e mistas
3.2 Análise do escoamento: princípios de funcionamento, diagrama de velocidades, aplicação das equações de balanço, rendimento
3.3 Características de operação: domínio de aplicação de bombas centrífugas, axiais e mistas
4 Turbomáquinas motoras
4.1 Introdução: definição e classificação das turbinas radiais, axiais, mistas e de impulsão
4.2 Análise do escoamento: princípios de funcionamento, diagrama de velocidades, aplicação das equações de balanço, rendimento
4.3 Características de operação: domínio de aplicação de turbinas radiais, axiais, mistas e de impulsão