Equipamentos e Processos Térmicos

– Termodinâmica;

– Mecânica dos Fluidos;

– Transmissão de Calor.

A unidade curricular encontra-se organizada em aulas teóricas e teórico-práticas. As aulas teóricas são dedicadas à exposição e discussão das matérias lecionadas. Complementa-se as apresentações com documentação técnica, realizando-se ainda duas visitas ao Laboratório de Sistemas Térmicos para os alunos contactarem com os equipamentos e sistemas térmicos aí existentes.

As aulas teórico-práticas são utilizadas para a resolução de exercícios de aplicação.

Pretende-se que os alunos adquiram conhecimentos congruentes e aprofundados nas áreas da produção, transporte e utilização da energia térmica, e, em particular, que conheçam a constituição e compreendam o funcionamento dos diversos tipos de caldeiras e permutadores de calor, assim como tenham capacidade para instalar, operar e fazer a manutenção destes equipamentos. Pretende-se também que os alunos aprendam a realizar cálculos de combustão, a analisar gráficos de combustão e a efetuar balanços de energia. Esta unidade curricular contribui para a obtenção das seguintes competências específicas:

– Conhecer, compreender e saber aplicar as leis da termodinâmica e da transmissão de calor, incluindo a capacidade para efetuar balanços térmicos;

– Compreender o funcionamento e ter capacidade para instalar, operar e fazer a manutenção de máquinas térmicas em geral.

1. Combustão

Definição. Combustão completa e incompleta. Combustão estequiométrica. Excesso de ar. Combustíveis. Características dos principais combustíveis gasosos, líquidos e sólidos. Poderes caloríficos superior e inferior. Temperatura de inflamação. Equações da combustão. Análise e cálculos da combustão. Gráficos da combustão. Limites máximos das emissões gasosas.

2. Caldeiras

Definição e aplicações principais. Classificação e tipos. Constituição das caldeiras. Equipamento para caldeiras. Sistemas de combustão. Sobreaquecedores de vapor, atemperadores, reaquecedores, economizadores, pré-aquecedores de água e aquecedores de ar de combustão. Centrais de cogeração. Potência térmica total e útil. Perdas de energia e rendimento.

3. Permutadores de calor

Definição e campos de aplicação. Classificação. Tipos de permutadores: de tubos concêntricos, de corpo cilíndrico e feixe tubular, de placas, de tubos ou placas alhetados e regeneradores. Constituição. Acessórios. Seleção de permutadores. Potência calorífica de um permutador.

4. Balanços de energia

Balanços de energia numa central térmica.

NAO

Bibliografia Recomendada:

•  GRADE, A. (2020). Textos de Apoio às Aulas Teóricas. ISEC (disponível na plataforma académica InforEstudante)

•  JUANICO, F. (1992). Geradores de calor. ECEMEI (disponível na Biblioteca do ISEC: 4-12-35)

•  KITTO, J.B., RAHN, C.H., STULTZ, S.C. (1992). Steam, Its Generation and Use (40ª ed.). Babcock & Wilcox Co. (disponível na Biblioteca do ISEC: 4-12-12)

•  STEINGRESS, F. M., FROST, H. J., WALKER, D. R. (2018). High Pressure Boilers (6ª ed.). Amer Technical Pub. (disponível na Biblioteca do ISEC: 4-12-37)

•  RAZNJEVIC, K. (1995). Handbook of Thermodynamic Tables (2ª ed.). Begell House, Inc. (disponível na Biblioteca do ISEC: 6-5A-27)

Bibliografia Complementar:

•  GLASSMAN, I., YETTER, R., GLUMAC, N. (2014). Combustion (3ª ed.). Academic Press

•  SINGER, J. G. (1993). Combustion Fossil Power: A Reference Book on Fuel Burning and Steam Generation (4ª ed.). Combustion Engineering

•  KOHAN, A. L. (1997). Boiler Operator’s Guide (4ª ed.). McGraw-Hill Professional

•  KAKAC, S., LIU, H., KAKAC, S. (2012). Heat Exchangers: Selection, Rating and Thermal Design (3ª ed.). CRC Press

•  RAMESH, K. S., SEKULIC, D. P. (2003). Fundamentals of Heat Exchanger Design. Wiley

•  WALKER, G. (1990). Industrial Heat Exchangers: A Basic Guide (2ª ed.). John Benjamins Publishing Co.