Termodinâmica Aplicada

Conhecimentos base de termodinâmica e de transmissão de calor.

Durante o semestre letivo efetuam-se visitas aos Laboratórios do ISEC relevantes para esta unidade curricular, de modo a enquadrar e a motivar os alunos para os conteúdos. Nas aulas teóricas o conteúdo é, normalmente, desenvolvido e exposto recorrendo a meios audiovisuais. Nas aulas teórico-práticas é efetuada inicialmente uma introdução teórica sendo de seguida resolvidos problemas-tipo.

O objetivo desta unidade curricular é transmitir aos alunos os conceitos de Termodinâmica relevantes para o mestrado, de modo a que possam adquirir as competências pretendidas. Esta unidade curricular contribui, principalmente, para a aquisição das seguintes competências específicas pelos alunos:
– Projetar e selecionar equipamentos térmicos, bem como dirigir a sua instalação;
– Ter capacidade para efetuar o projeto térmico e acústico de edifícios, bem como para realizar auditorias energéticas;
– Projetar sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado, assim como dirigir a sua instalação;
– Projetar sistemas de refrigeração e congelação, assim como dirigir a sua instalação;
– Realizar o projeto e dirigir a instalação de sistemas de captação e produção de energias alternativas, tendo em consideração fatores como a eficiência de funcionamento, a segurança e o impacto ambiental.

1 - Introdução. 
Conceitos básicos de termodinâmica. Primeira lei da termodinâmica.
2 - Transmissão de Calor. 
Introdução. Transferência de calor em superfícies alhetadas. Tipos de permutadores de calor e modos de funcionamento. Coeficiente global de transmissão de calor. Análise de permutadores de calor (Método DMLT; Método e-NUT).
3 - Segunda Lei da Termodinâmica. 
Introdução. Máquinas térmicas. Rendimento de conversões de energia. Frigoríficos e bombas de calor. Processos reversíveis e irreversíveis. Máquina térmica de Carnot. Frigorífico e bomba de calor de Carnot.
4 - Entropia. 
Introdução. Variação de entropia de fluidos. Trabalho reversível de escoamento. Rendimento isentrópico de dispositivos.
5 - Exergia. 
Potencial de trabalho da energia. Trabalho reversível e irreversibilidade. Rendimento da segunda lei. Variação de exergia de um sistema. Princípio de decréscimo da exergia.
6 - Ciclos de Potência. 
Ciclo de Otto. Ciclo de Diesel. Ciclos de Stirling e Ericson. Ciclo de Brayton. Ciclo de Brayton com arrefecimento intermédio, reaquecimento e regeneração. Ciclos ideais de propulsão a jacto.
7 - Ciclos a Vapor e Combinados. 
Ciclo a vapor de Carnot. Ciclo de Rankine. Ciclo de Rankine ideal com reaquecimento. Ciclo de Rankine regenerativo ideal. Co-geração. Ciclos a vapor binários. Ciclos de potência combinados.
8 - Ciclos Frigoríficos. 
Ciclo de Carnot inverso. Ciclo frigorífico ideal por compressão de vapor. Ciclos frigoríficos reais por compressão de vapor. Sistemas de bombas de calor. Ciclos frigoríficos a gás. Sistemas de refrigeração por absorção. Sistemas termoeléctricos de refrigeração.
9 - Combustão. 
Misturas gasosas. Noções básicas de combustão. Processos de combustão teóricos e reais. Entalpia de formação e entalpia de combustão. Temperatura adiabática de chama. Sistemas de combustão.

NAO

Bibliografia Recomendada:

CENGEL, Y.A., BOLES, M. A. – Termodinâmica, McGraw-Hill, 3ª Edição, 2001. ISBN: 972-773-097-3. 5-6-3 (ISEC) – 12855.
CENGEL, Y.A., BOLES, M. A. – •Thermodynamics : an engineering approach, McGraw-Hill, 2nd Edi., 1994. ISBN 0-07-114104-9. 5-6-63 (ISEC) – 07993.
INCROPERA, F.P.; DEWITT, D.P. – Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa, LTC Editora, 5ª Edição, 2003. ISBN: 85-216-1378-4. 6-7-145 (ISEC) – 13575.
INCROPERA, F.P.; DEWITT, D.P. – Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, 5th Ed., 2001. ISBN: 0471386502. 6-7-158 (ISEC) – 11848.
VAZ, G.C. – Termodinâmica Aplicada – Apontamentos, 2023.