Ciclo de produção simultânea de calor e de frio.
Revisões e esclarecimento de dúvidas para o teste de avaliação de conhecimentos a realizar a 21 de Dezembro de 2017.

Conclusão do exercício iniciado na aula anterior sobre o ciclo combinado.

Constituição de uma máquina frigorífica e princípio de funcionamento.

 

Central térmica de ciclo combinado gás-vapor de água.
Trabalho e calor do ciclo a gás.
Trabalho e calor do ciclo a vapor.
Rendimento do ciclo combinado.
Ciclo de Carnot equivalente.
Resolução de exercício sobre o balanço térmico de uma instalação de ciclo combinado.

Princípio da compressão e expansão por andares.
Turbina a gás com compressão e expansão por andares, arrefecimento intermédio,
reaquecimento e regeneração.
Balanço térmico da instalação. Recentes desenvolvimentos das turbinas a gás.
Resolução de exercícios sobre a turbina a gás com compressão e expansão multi-andares e com regeneração.

Turbinas a gás, principais componentes, princípio de funcionamento, classificação e aplicações. Turbinas a gás em circuito aberto e em circuito fechado. Ciclos da turbina a gás, hipóteses simplificativas, ciclo teórico e ciclo real. Turbina a gás com regenerador. Diagrama entalpia-entropia do ar. Resolução de exercícios sobre a turbina a gás de ciclo simples e com regenerador.

A aula decorreu das 9 às 13 horas para compensar 1 hora da aula de 22/11.

Conclusão dos exercícios sobre motores iniciados na aula anterior.
Comparação dos 3 ciclos teóricos: Otto, Diesel e misto com as mesmas condições iniciais, a mesma taxa de compressão, e a mesma quantidade de calor fornecido.
Conclusões sobre motores e redução das emissões.

Resolução de exercícios sobre motores, parâmetros geométricos e características de funcionamento.

A aula decorreu das 9 às 13 horas para compensar 1 hora da aula de 15/11/2017.

Princípio de funcionamento do motor a dois tempos. Princípio de funcionamento do motor Wankel. Principais diferenças entre motores a 4 tempos de ignição por faísca e inflamação por compressão. Comparação entre os motores a 4 tempos e os motores a 2 tempos.  Ciclo indicado, comparação dos ciclos indicados Otto e Diesel.

Princípio de funcionamento dos sistemas auxiliares: Sobrealimentação com turbo-compressor e Intercooler;
Sistemas de alimentação de combustível; Sistema de distribuição; Sistemas de arrefecimento; Sistemas de lubrificação. Trabalho, calor e rendimento térmico do ciclo misto. Resolução de exercícios sobre o ciclo Diesel e misto.

A aula teve início 1 hora mais tarde devido à sobreposição com ETA. Esta hora será compensada a 6-12-2017

 

Diversas classificações dos motores térmicos. Parâmetros geométricos. Relações entre os diversos parâmetros geométricos dos motores alternativos de combustão interna. Ciclos de potência de gás. Ciclos teóricos Otto e Diesel. Trabalho, calor e rendimento térmico do ciclo Otto e do ciclo Diesel. Resolução de exercícios sobre o ciclo de Otto.

Introdução ao estudo dos motores térmicos.
Conceitos gerais. Princípios de funcionamento dos diferentes tipos de motores.
Componentes básicos dos motores alternativos de combustão interna.
Motores de ignição comandada e motores de inflamação por compressão.

A aula teve início 1 hora mais tarde devido à sobreposição com a aula de ETA. Esta hora será compensada a 29-11-2017

1º Teste intercalar de avaliação de conhecimentos.

Determinação de variações de entalpia, energia interna, entropia, calor e trabalho em diferentes processos em sistemas fechados e em volumes de controlo. Análise termodinâmica dos diferentes ciclos estudados (Carnot e Rankine).

Exercicios de aplicação relacionados com o ciclo de Rankine. Determinação da eficiência do ciclo de Rankine normal, com reaquecimento e com aquecedor de água de alimentação.

Diferenças entre ciclos de vapor ideais e reais. Ciclo de Rankine. Análise energética do ciclo de Rankine ideal. Como aumentar a eficiência dos ciclos de Rankine. Centrais com fluidos supercriticos. Exemplos de centrais térmicas a vapor actuais. O ciclo de Rankine com reaquecimento. O ciclo de Rankine regenerativo (aquecedores de água de alimentação aberto e fechado). Sistemas de co-geração.

Determinação das variações de entropia em gases ideias. Análise da viabilidade de processos de acordo com a segunda lei da termodinâmica. Determinação da entropia em processos envolvendo vapor de água. Variação de entropia em sólidos.

Entropia: relações matemáticas e definição. A terceira lei da termodinâmica. Variações de entropia de substâncias puras. Diagramas T-s e de Mollier. Processos isentrópicos. Variação de entropia de gases ideais. Eficiências isentrópicas de dispositivos em fluxo estacionário. Balanços de entropia em sistemas fechados e em volumes de controlo.

Determinação de eficiências em motores térmicos, frigorificos e bombas de calor. Comparação com as eficiências de Carnot.

A segunda lei da termodinâmica. Direcção em que os processos ocorrem. Motores térmicos. Eficiência de um motor térmico. Formulação de Kelvin-Planck da 2ª lei. Ciclos de refrigeração: coeficiente de performance. Bombas de calor. Formulação de Clausius da 2ª lei. Máquinas de movimento perpétuo. Processos reversíveis e irreversiveis. Ciclo de Carnot e ciclo de Carnot invertido. Motor térmico de Carnot. Ciclo frigorifico e bomba de calor de Carnot. Princípios de Carnot.

Cálculos termodinâmicos envolvendo volumes de controlo. Determinação de diferentes propriedades termodinâmicas em injectores, difusores, turbinas, compressores, bombas, câmaras de mistura e permutadores de calor.

Aplicação da 1ª lei da termodinãmica a sistemas abertos (volumes de controlo). Principio de conservação da massa: caudal mássico e caudal volumico. Processos em fluxo estacionário. Trabalho de fluxo e energia de um fluido em movimento. Energia total de um fluido. Injectores e difusores, turbinas, compressores, bombas, válvulas estranguladoras, câmaras de mistura, permutadores de calor, escoamento em tubos e condutas.

Cálculos para a determinação de volume, temperatura, pressão, trabalho, variações de energia interna e de entalpia em sistemas fechados.

A primeira lei da termodinâmica: aplicação a sistemas fechados. Trabalho de fronteira. Expressão para a 1ª lei da termodinâmica. Calores especificos (Cv e Cp). Relações para U, H, Cv e Cp para um gás perfeito. Calores especificos para substâncias incompressiveis.

Determinação de propriedades termodinâmicas (como T, P, U e H) a partir de tabelas termodinâmicas e equações de estado. Conceito de qualidade de uma mistura líquido-vapor. Estudo de mudanças de fase e condições de saturação. Líquido comprimido e vapor sobreaquecido. Ponto crítico e ponto triplo de um fluido.

Conceito de substância pura e as suas várias fases. Propriedades físicas dos processos de mudança da fase. Propriedades dos diagramas T-V, P-V e P-T. Uso de tabelas para determinação de propriedades termodinâmicas. Conceito hipotético de "Gás ideal" e a equação de gás ideal. Factor de compressibilidade. Outras equações de estado.

Dimensões e unidades. Temperatura (definições e escalas). Pressão (definições, unidades e métodos de medida). Energia total, energia cinética, energia potencial e energia interna.

Apresentação da UC. Normas de Avaliação. Objectivos da UC. Conceitos básicos de Termodinâmica. Sistemas abertos, fechados e isolados. Estados e Processos.