Termodinâmica Aplicada
Objetivos
Desenvolver os conhecimentos adquiridos em Física II de modo a poderem compreender e analisar os ciclos de vapor, os ciclo de gás, os ciclos de aquecimento e frigoríficos, as evoluções psicrométricas e os processos de combustão.
Mais concretamente pretende-se que os alunos adquiram o conhecimento básico para a compreensão e análise destes sistemas e processos termodinâmicos. Enfim, que se familiarizem com conhecimento prático dos equipamentos utilizados nestas instalações.
Saber fazer os balanços de massa e energia envolvidos nestes sistemas, e em cada um dos seus componentes. Dimensionar termodinamicamente cada um destes componentes.
Desenvolver capacidades de: processamento de informação, trabalho autónomo e auto‑aprendizagem, resolução de problemas a nível de engenharia, aplicação do conhecimento a novas situações.
Caracterização geral
Código
3669
Créditos
6.0
Professor responsável
Daniel Cardoso Vaz, José Manuel Paixão Conde
Horas
Semanais - 4
Totais - 80
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
A boa apreensão da matéria pressupõe o domínio das matérias já versadas na disciplina de Física II. O bom desempenho nas avaliações pressupõe que o aluno sabe exprimir as suas ideias por escrito em português inteligível e que sabe aplicar as ferramentas matemáticas que vierem a ser exercitadas nas aulas.
Bibliografia
PowerPoints das aulas – disponíveis na página da disciplina do CLIP.
Fundamentals of Engineering Thermodynamics, H.N. Shapiro e M.J. Moran, John Willey & Sons.
Termodinâmica, Yunus A. Çengel e Michael A. Boles, McGraW-Hill, 2001.
Fundamentos de Termodinâmica Aplicada - Análise Energética e Exergética, P.P. de Oliveira, 1.ª ed., Lidel, 2012.
Engineering Thermodynamics, Work and Heat Transfer, G.F.C. Rogers e Y.R. Mayhew, 4.ª ed. Longman Group UK Ltd.,1992.
Gas Turbine Theory, 7th Edition, H. Cohen, G.F.C. Rogers, Paul Straznicky, H.I.H. Saravanamuttoo, Andrew Nix, Person.
An Introduction to Combustion: Concepts and Applications, 3rd edition, 2012, Stephen R. Turns, McGraw-Hill
Método de ensino
Nas aulas teóricas faz-se a exposição da matéria, sendo incentivada a participação dos alunos.
Nas aulas práticas faz-se uma abordagem centrada na aplicação dos conceitos de modo a que os alunos colaborem activamente na resolução dos problemas e casos práticos propostos.
Método de avaliação
1 - Método de Avaliação Contínua ao longo do semestre: 2 testes.
2 - A duração máxima de cada teste é de 3 horas.
3 - A Nota Final da avaliação contínua ao longo do semestre é a média das notas obtidas nos testes. Os alunos com nota obtida nos testes igual ou superior 16 valores podem ficar sujeitos a uma avaliação oral.
4 - A duração do Exame de Recurso, ou outros, é de 3 horas.
5 - A Nota Final dos alunos que vão a exame de recurso, ou outros, é a do exame. Os alunos com nota obtida no exame de recurso, ou outros, igual ou superior 16 valores podem ficar igualmente sujeitos a uma avaliação oral.
Conteúdo
1 - Introdução – Revisão dos princípios da termodinâmica Sistemas Fechados. Primeira lei da termodinâmica, energia interna e entalpia.
2 - Sistemas abertos - O conceito de volume de controlo. Equações de conservação de massa e energia. Aplicação a caldeiras, condensadores, turbinas, bombas e compressores. Segunda lei da termodinâmica. Noção de rendimento isentrópico.
3 - Ciclos de vapor - Ciclo de Rankine. Ciclo de Rankine com reaquecimento e regeneração.
4 - Ciclos de gás - Ciclo de turbina de gás simples. Razão de compressão ótima. Ciclo de turbina de gás com arrefecimento intermédio e reaquecimento. Breve abordagem aos ciclos Otto e Diesel.
5 – Cogeração. Ciclos combinados.
6 - Ciclos frigoríficos - Ciclo inverso de Carnot. Ciclos frigorífico práticos. A bomba de calor.
7 - Ar húmido - Misturas de gases perfeitos. Psicrometria. O diagrama de ar húmido. Evoluções psicométricas.
8 - Combustão – Reações de combustão. Temperatura de chama adiabática.