Aviso: Se está a ler esta mensagem, provavelmente, o browser que utiliza não é compatível com os "standards" recomendados pela W3C. Sugerimos vivamente que actualize o seu browser para ter uma melhor experiência de utilização deste "website". Mais informações em webstandards.org.
Warning: If you are reading this message, probably, your browser is not compliant with the standards recommended by the W3C. We suggest that you upgrade your browser to enjoy a better user experience of this website. More informations on webstandards.org.
disciplinas
>
TApl/2014-2015/1-semestre
>
Sumários
Termodinâmica Aplicada (1 º Sem 2014/2015)Sumários17/12/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 27Revisões e esclarecimento de dúvidas para o teste de avaliação de conhecimentos a realizar a 19 de Dezembro de 2014.
Modificado em
07/01/2015 18:35
Presenças:
não foram contabilizadas.
15/12/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 26Máquinas frigoríficas. Constituição de uma máquina frigorífica e princípio de funcionamento.
Modificado em
07/01/2015 18:33
Presenças:
não foram contabilizadas.
10/12/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 25Central térmica de ciclo combinado gás-vapor de água. Trabalho e calor do ciclo a gás.
Modificado em
07/01/2015 18:32
Presenças:
não foram contabilizadas.
08/12/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas FeriadoFeriado Nacional
Modificado em
07/01/2015 18:31
Presenças:
não foram contabilizadas.
03/12/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 24
Modificado em
07/01/2015 18:29
Presenças:
não foram contabilizadas.
01/12/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 23
Modificado em
07/01/2015 18:28
Presenças:
não foram contabilizadas.
26/11/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 22Turbinas a gás, principais componentes, princípio de funcionamento, classificação e aplicações. Turbinas a gás em circuito aberto e em circuito fechado.
Modificado em
07/01/2015 18:27
Presenças:
não foram contabilizadas.
24/11/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 21
Modificado em
07/01/2015 18:26
Presenças:
não foram contabilizadas.
19/11/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 20
Modificado em
07/01/2015 18:24
Presenças:
não foram contabilizadas.
17/11/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 19
Modificado em
18/11/2014 17:37
Presenças:
não foram contabilizadas.
12/11/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 18Introdução ao estudo dos motores térmicos.
Modificado em
18/11/2014 17:32
Presenças:
não foram contabilizadas.
10/11/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 17 - Teste de Avaliação de ConhecimentosTeste de Avaliação de Conhecimentos: Parte Teórica e Parte Prática
Modificado em
11/11/2014 14:40
Presenças:
não foram contabilizadas.
05/11/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 16 - Resolução da Ficha Nº7Ficha de trabalho nº 7 (Ciclos de Vapor)
1. Considere uma estação de vapor operando num ciclo ideal de Rankine. O vapor entra na turbina a 3 MPa e a 350 ºC e é condensado no condensador a 75 kPa. a) Determine a eficiência térmica da estação. b) Desenhe o diagrama T-s, com as respetivas linhas de saturação para o processo descrito.
2. Considere uma estação de vapor a operar num ciclo de Rankine ideal. O vapor entra na turbina a 3 MPa e a 350 ºC e é condensado no condensador a uma pressão de 10 kPa. Determine: (a) a eficiência térmica desta estação (b) a eficiência térmica de o vapor for sobreaquecido a 600 ºC em vez de 350 ºC (c) a eficiência térmica de a pressão da caldeira for elevada para 15 MPa sendo a temperatura de entrada na turbina mantida nos 600 ºC. d) Desenhe o diagrama T-s, com as respetivas linhas de saturação para o processo descrito.
3. Considere uma estação de vapor operando num ciclo de Rankine ideal com reaquecimento. O vapor entra na turbina de alta pressão a 15 MPa e 600 ºC e é condensado no condensador à pressão de 10 kPa. Se o teor de humidade da mistura à saída da turbina de baixa pressão não puder exceder os 10,4 % determine: (a) a pressão a que o vapor deve ser reaquecido (b) a eficiência térmica do ciclo. Assuma que o vapor é reaquecido à temperatura de entrada da turbina de alta pressão. c) Desenhe o diagrama T-s, com as respetivas linhas de saturação para o processo descrito. 4. Considere uma estação de vapor a operar num ciclo ideal de Rankine com regeneração em que o aquecimento se faz em sistema aberto. O vapor entra na turbina a 15 MPa e 600 ºC e é condensado no condensador à pressão de 10 kPa. Algum vapor sai da turbina à pressão de 1,2 MPa e entra no aquecedor de água. Determine: a) a fracção de vapor extraído da turbina; b) a eficiência térmica. c) Desenhe o diagrama T-s, com as respetivas linhas de saturação para o processo descrito. 5. Considere uma planta de cogeração. O vapor entra na turbina a 7 MPa e 500 ºC. Parte do vapor é extraído da turbina a 500 kPa para aquecimento do processo. O restante vapor continua o ciclo e expande até 5 kPa. O vapor é então condensado a pressão constante e bombado até à pressão da caldeira de 7 MPa. Em alturas de grande necessidade de calor de processo, parte do vapor que sai da caldeira é estrangulado e dirigido para o aquecimento do processo. A fracção extraída é calculada de modo a que o vapor saia do aquecimento do processo como líquido saturado a 500 kPa, sendo posteriormente bombado até 7 MPa. O fluxo de vapor que passa pela caldeira é de 15 kg/s. Desprezando as perdas de pressão e de calor que possam ocorrer no processo e assumindo que a turbina e a bomba são isentrópicas, determine: (a) a taxa máxima a que o calor de processo pode ser fornecido (b) a potência gerada e o factor de utilização quando não é produzido nenhum calor de processo
(c) a taxa de calor de processo fornecido quando 10 % do vapor é extraído antes de entrara na turbina e 70 % do vapor é extraído da turbina a 500 kPa para calor de processo. d) Desenhe o diagrama T-s, com as respetivas linhas de saturação para o processo descrito.
Modificado em
11/11/2014 14:38
Presenças:
não foram contabilizadas.
03/11/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 15 - CICLOS DE VAPOR E DE PRODUÇÃO DE POTÊNCIACICLOS DE VAPOR E DE PRODUÇÃO DE POTÊNCIA O ciclo de vapor de Carnot Ciclo de Rankine – o ciclo ideal para estações de produção de potência Desvio dos ciclos de vapor reais aos ciclos ideais Como aumentar a eficiência de um ciclo de Rankine Ciclo de Rankine ideal com sobreaquecimento Ciclo de Rankine ideal com regeneração (sistemas abertos) Cogeração
Modificado em
11/11/2014 14:30
Presenças:
não foram contabilizadas.
29/10/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 14 - Resolução da Ficha Nº6
Ficha de Trabalho Nº6 1. Um motor térmico recebe 600 kJ de calor de uma fonte a alta temperatura 1000 K durante um ciclo. O motor converte 150 kJ deste calor em trabalho líquido e rejeita os restantes 450 kJ para um reservatório de baixa temperatura a 300 K. Determine se este equipamento viola a segunda lei da termodinâmica com base: (a) Inequação de Clausius (b) Princípio de Carnot.
2. Um pistão cilíndrico contém uma mistura saturada de água-vapor a 100 ºC. Durante um processo a pressão constante, 600 kJ de calor são transferidos para os arredores que se encontram a 25 ºC. Como resultado, parte do vapor de água condensa. Determine: (a)A variação da entropia da água (b) A variação da entropia dos arredores (c) Se o processo é reversível, irreversível ou impossível.
3. Uma fonte de energia térmica a 800 K perde 2000 kJ de calor para um recetor a (a) 500 K e (b) 750 K. Determine qual dos processos é mais irreversível.
4. Desenhe o ciclo de Carnot num diagrama T-S e indique as áreas que representam o calor adicionado QH, o calor rejeitado QL e o trabalho líquido produzido WLiq.
5. Um tanque rígido contém 5 kg de refrigerante-12 inicialmente a 20 ºC e a 140 kPa. O refrigerante é agora arrefecido por uma pá até a pressão baixar para 100 kPa. Determine a variação de entropia do refrigerante durante este processo.
6. Vapor de água a 7 MPa e a 450 ºC é estrangulado numa válvula até à pressão de 3 MPa durante um processo de fluxo estacionário. Determine a entropia gerada para este processo e verifique se o princípio de aumento de entropia é satisfeito.
7. Vapor entra numa turbina adiabática a 5 MPa e 450 ºC e sai a uma pressão de 1,4 MPa. Determine o trabalho útil produzido pela turbina por unidade de massa de vapor que passa na turbina considerando o processo reversível e desprezando as variações da energia cinética e potencial.
8. Ar é comprimido adiabaticamente num pistão cilíndrico partindo de 22ºC e 95 kPa de uma forma reversível. Se a taxa de compressão V1/V2 de pistão cilíndrico for 8. Determine a temperatura final do ar.
9. Vapor entra numa turbina adiabática a 3 MPa e 400 ºC saindo a 50 kPa e 100 ºC. Se a potência gerada pela turbina for de 2 MW e desprezando a variação na energia cinética e potencial, determine: (a) A eficiência adiabática da turbina (b) O fluxo de massa que passa na turbina.
10. Ar é comprimido num compressor adiabático de 100 kPa e 12 ºC até à pressão de 800 kPa a um fluxo constante de 0,2 kg/s. Se a eficiência adiabática do compressor for de 80 %, determine: (a) A temperatura de saída do ar (b) A potência necessária para fazer operar o compressor.
11. Ar a 200 kPa e 950 K entra numa tubeira adiabática a baixa velocidade e sai a uma pressão de 80 kPa. Se a eficiência adiabática da tubeira é de 92 %, determine: (a) A velocidade máxima de saída (b) A temperatura de saída (c) A velocidade real de saída do ar.
Assuma específicos constantes para o ar.
Modificado em
11/11/2014 14:28
Presenças:
não foram contabilizadas.
27/10/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 13 - A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA: ENTROPIAA Inequação de Clausius Entropia O princípio do aumento da entropia Causas de variação de entropia Diagrama de propriedades envolvendo entropia A relação Tds A variação de entropia dos gases ideais A variação de entropia dos sólidos e líquidos Eficiência adiabática de alguns equipamentos, trabalhando em regime estacionário
Modificado em
11/11/2014 14:26
Presenças:
não foram contabilizadas.
22/10/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 12 - Resolução da Ficha nº5
(Segunda Lei da Termodinâmica)
1. Calor é transferido de uma fornalha para um motor térmico à taxa de 80 MW. Se a taxa de rejeição de calor for de aproximadamente de 50 MW determine: a) A potência líquida produzida b) A eficiência térmica do motor 2. O compartimento dos alimentos de um frigorífico é mantido a 4 ºC através da remoção de calor a uma taxa de 360 kJ/min. Se a potência necessária para fazer funcionar o frigorífico for de 2 KW, determine: a) O COP do frigorífico b) A taxa de descarga de calor para a cozinha 3. Uma bomba de calor é utilizada para manter uma casa à temperatura de 20 ºC. Num dia em que a temperatura exterior desça para 2 ºC, estima-se que a casa perca calor à taxa de 80.000 kJ/h. Se a bomba de calor nestas condições tiver um COP de 2,5, determine: a) A potência consumida pela bomba de calor b) A taxa a que o calor é transferido do exterior para o interior da casa
4. Um motor térmico de Carnot recebe 500 kJ de calor por ciclo de uma fonte quente a 652 ºC, rejeitando o calor para um receptor a 30 ºC. Determine: a) A eficiência térmica do motor de Carnot b) A quantidade de calor rejeitado por ciclo para o receptor 5. Um inventor afirma que inventou um frigorífico que mantém o espaço refrigerado a 35 ºF numa sala a 75 ºF e que o seu COP é de 13,5. Será possível? Justifique. 6. Uma bomba de calor é usada no Inverno para aquecer uma casa. Pretende-se que a casa seja mantida a uma temperatura constante de 21 ºC. Estima-se que a casa perca calor para o exterior, a uma taxa de 135.000 kJ/h, quando a temperatura exterior atinge os -5ºC.
Determine a potência mínima que esta bomba de calor deve possuir.
Modificado em
11/11/2014 14:23
Presenças:
não foram contabilizadas.
20/10/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 11 - A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICAIntrodução à segundalLei da termodinâmica Reservatórios de energia térmica Motores térmicos Eficiência térmica A 2ª lei da Termodinâmica - Enunciado de Kelvin-Planck: Frigiríficos e bombas de calor. Coeficiente de performance
Bombas de calor A 2ª lei da Termodinâmica - Enunciado de Clausius Máquinas com movimento perpétuo Processos reversíveis e irreversíveis Irreversibilidades Ciclo de Carnot Ciclo de Carnot Invertido Princípios de Carnot Escala de Temperatura Termodinâmica O motor térmico de Carnot A Qualidade da energia Quantidade versus Qualidade na vida quotidiana
Ciclo de refrigeração de Carnot e bombas de calor
Modificado em
11/11/2014 14:22
Presenças:
não foram contabilizadas.
15/10/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 10 - Continuação da resolução da Ficha Nº4Continuação da resolução da Ficha Nº4
Modificado em
11/11/2014 14:18
Presenças:
não foram contabilizadas.
13/10/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 9 - PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA: PROCESSOS DE CONTROLO DE VOLUME (CONTINUAÇÃO)Análise termodinâmica de processos de "Volume de controlo" Processos de fluxo estacionário Alguns equipamentos em engenharia que operam em fluxo estacionário:
(CONTINUAÇÃO)
Modificado em
11/11/2014 14:18
Presenças:
não foram contabilizadas.
08/10/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 8 - Ficha Nº4Ficha de Trabalho nº 4 (Primeira Lei da Termodinâmica - Sistemas abertos) 1. Ar a 10 ºC e a 80 kPa entra num difusor de fluxo estacionário de um aparelho a jacto com uma velocidade de 200 m/s. A área de entrada do difusor é de 0,4 m2. O ar sai do difusor a uma velocidade bastante inferior quando comparada com a velocidade de entrada. Determine: (a) o fluxo de massa de ar (b) a temperatura do ar que sai do difusor. 2. Ar a 100 KPa e a 280 K é comprimido (fluxo estacionário) até 600 kPa e 400 K. O fluxo de massa de ar é de 0,02 kg/s, ocorrendo uma perda de calor de 16 kJ/kg durante o processo. Assumindo que as variações da energia cinética e potencial podem ser desprezadas, determine a potência que o compressor deve possuir. 3. Refrigerante-12 entra num tubo capilar de um frigorífico como líquido saturado a 0,8 MPa onde a sua pressão é reduzida até 0,12 MPa. Determine a qualidade do refrigerante após a passagem na válvula, bem como a sua temperatura final. 4. Considere um chuveiro vulgar onde a água quente a 60 ºC é misturada com água fria a 10 ºC. Se desejarmos obter um fluxo estacionário de água morna à temperatura de 45 ºC, determine as proporções de água quente e fria que se devem misturar. Despreze as perdas de calor que ocorrem durante o processo e que a mistura ocorre a 140 kPa. 5. O Refrigerante R12 é arrefecido pela água num condensador. O Refrigerante-R12 entra no condensador com um fluxo mássico de 6 kg/min a 1MPa e a 70 ºC saindo a 35 ºC como líquido comprimido. A água de arrefecimento entra a 300 kPa e a 15 ºC saindo a 25 ºC. Desprezando qualquer perda de pressão, determine: (a) o fluxo mássico de água necessário (b) a taxa de transferência de calor do Refrigerante-12 para a água. 6. O sistema de aquecimento eléctrico utilizado em muitas casas consiste somente num tubo com resistências eléctricas. O ar aquece à medida que passa por cima das resistências. Considere um sistema de aquecimento eléctrico de 15 kW. O ar passa, inicialmente, a 100 kPa, a 17ºC e com um fluxo de 150m3/min. Se o ar que passa no tubo perder calor para os arredores a uma taxa de 200 W, determine a temperatura de saída do ar.
Modificado em
11/11/2014 14:15
Presenças:
não foram contabilizadas.
06/10/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 7 - PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA: PROCESSOS DE CONTROLO DE VOLUMEAnálise termodinâmica de processos de "Volume de controlo" Processos de fluxo estacionário Alguns equipamentos em engenharia que operam em fluxo estacionário:
Modificado em
11/11/2014 14:14
Presenças:
não foram contabilizadas.
01/10/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 6 - Ficha Nº 3Ficha de trabalho nº 3 (Primeira Lei da Termodinâmica – Sistemas fechados) 1. Um tanque rígido contém um fluido quente que será arrefecido por acção de uma “ventoinha”. Inicialmente a energia interna do fluido é de 800 kJ. Durante o processo de arrefecimento o fluido perde 500 kJ de calor, e a ventoinha realiza 100 kJ de trabalho no fluído. a) Determine a energia interna final do fluido. Despreze a energia acumulada na “ventoinha”. 2. Um pistão cilíndrico contém 25 g de vapor saturado o qual é mantido a uma pressão constante de 300 kPa. Uma resistência de aquecimento é ligada dentro do cilindro fazendo passar uma corrente de 0,2 A durante 5 minutos utilizando uma fonte de 120 V. Simultaneamente ocorre uma perda de calor de 3,7 kJ. a) Mostre que para um sistema fechado o trabalho de fronteira e a variação da energia interna U no que respeita à primeira lei da termodinâmica podem ser combinados num único termo, H, para processos a pressão constante. b) Determine a temperatura final do sistema. 3. Um tanque rígido encontra-se dividido em duas partes iguais por uma divisória. Inicialmente, um dos lados do tanque contém 5 kg de água a 200 kPa e a 25 ºC, estando o outro lado vazio. A divisória é retirada e a água expande-se por todo o tanque. A água troca calor com os arredores até a temperatura no tanque voltar aos 25 ºC iniciais. Determine: a) O volume do tanque b) A pressão final c) A transferência de calor ocorrida durante este processo. 4. Ar a 300 K e 200 kPa é aquecido a pressão constante até atingir 600 K. Determine a variação da energia interna do por unidade de massa, usando: a) Os valores experimentais do calor específico (Tabela A-2c) b) Os calores específicos médios (Tabela A-2b). 5. Um pistão cilíndrico contém inicialmente 0,5 m3 de azoto gasoso a 400 kPa e a 27 ºC. Um aquecedor eléctrico é ligado permitindo passar uma corrente eléctrica de 2A durante 5 minutos de uma fonte de 120 V. O azoto expande a pressão constante, ocorrendo uma perda de calor no processo de 2800 J. Determine a temperatura final do azoto. 6. Um pistão cilíndrico contém, inicialmente, ar a 150 kPa e 27 ºC. Neste estado, o pistão encontra-se em repouso sobre dois travões, sendo o seu volume de 400 litros. A massa do pistão é tal que são necessários 350 kPa de pressão para movê-lo. O ar é então aquecido até o volume duplicar. Determine: a) A temperatura final b) O trabalho realizado no ar c) O total de calor adicionado
Modificado em
11/11/2014 12:43
Presenças:
não foram contabilizadas.
29/09/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 5 - PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA: SISTEMAS FECHADOSIntrodução à 1ª Lei da Termodinâmica. Transferência de Calor. Trabalho. Formas Mecânicas do Trabalho. A Primeira Lei da Termodinâmica. Calores Específicos. Energia Interna, Entalpia e calores específicos de gases ideais. Energia Interna, Entalpia e calores específicos de sólidos e líquidos.
Modificado em
11/11/2014 12:38
Presenças:
não foram contabilizadas.
24/09/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 4 - Ficha de Trabalho n.º2Resolução da Ficha de Trabalho n.º2 – Propriedades das substâncias puras
Modificado em
11/11/2014 12:30
Presenças:
não foram contabilizadas.
22/09/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 3 - PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS PURASPROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS PURAS. Substância pura. Fases de uma substância pura. Processos de mudanças de fase de substâncias puras. Diagrama de Propriedades. A superfície P-v-T. Tabelas de propriedades. A A equação de estado de gás ideal. Outras equações de estado.
Modificado em
11/11/2014 12:33
Presenças:
não foram contabilizadas.
17/09/2014 10:00 Aula Teórico-Práticas Aula 2 - CAPÍTULO 1 - CONCEITOS BÁSICOS DA TERMODINÂMICASumário: Cada ciência tem um vocabulário próprio e a Termodinâmica não é exceção. Definições precisas dos conceitos básicos no desenvolvimento da Ciência evitam mal entendidos. Neste capítulo, revêem-se os sistemas de unidades e são explicados os conceitos básicos da Termodinâmica tais como sistema, energia, propriedade, estado, processo, ciclo, pressão e temperatura. O estudo cuidadoso destes conceitos é essencial para uma boa compreensão dos tópicos dos capítulos seguintes.
Resolução da Ficha de Trabalho Nº1.
Modificado em
18/09/2014 14:23
Presenças:
não foram contabilizadas.
15/09/2014 13:30 Aula Teórico-Práticas Aula 1 - Apresentação da UCApresentação da Unidade Curricular, dos docentes responsáveis e do funcionamento da mesma. Definição dos objectivos a atingir e apresentação do programa detalhado da unidade curricular, da bibliografia a consultar e qual o processo de avaliação de conhecimentos ao longo do semestre.
Modificado em
18/09/2014 14:18
Presenças:
não foram contabilizadas.
|