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Termodinâmica e Fluidos

Código:

LACI21013

Sigla:

TF

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Termodinâmica Aplicada

Ocorrência: 2022/2023 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Mecânica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia de Automação, Controlo e Instrumentação

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
EACI	46	Plano de Estudos 14	2	-	6	60	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Dotar os alunos dos conhecimentos necessários para efetuarem a analise energética de sistemas simples com interesse em engenharia.
Dotar os alunos dos conhecimentos necessários para a analise de escoamentos no interior de condutas e o cálculo da distribuição de forças em superfícies planas submersas.

Resultados de aprendizagem e competências

Termodinâmica:

-Efetuar cálculos de engenharia com diferentes sistemas de unidades;

-Realizar balanços de energia em sistemas fechados;

-Identificar o regime estacionário de um sistema;

-Realizar balanços de massa e energia a volumes de controlo;

-Perceber o conceito de qualidade da energia e a limitação da transformação de calor em trabalho;

- Avaliar a eficiência energética de um processo/ciclo.

Mecânica de Fuídos:

- Identificar situações de distribuição de pressão hidrostática;

- Determinar a força resultante da pressão em superfícies planas;

- Determinar a pressão lida por manómetro de coluna de líquido;

- Calcular caudais volúmico e mássico;

- Identificar e caracterizar o regime dum escoamento interior;

- Calcular as perdas de carga que ocorrem nos escoamentos no interior;

- Determinar a curvas das instalações.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

O programa encontra-se dividido em duas partes, a 1ª aborda a termodinâmica e a 2ª a Mecânica de Fluidos.

Termodinâmica

1. Conceitos e definições introdutórias em Termodinâmica:

Sistemas Termodinâmicos. Abordagem Macroscópica da Termodinâmica. Propriedades, Estado, Processo e Equilíbrio. Propriedades Intensivas e Extensivas. Fase e Substância Pura. Equilíbrio. Densidade, Volume Específico e Pressão. Temperatura. Equilíbrio Térmico. Termómetros e Termometria. Escalas de Temperatura.

2. Análise Energética de Sistemas e Ciclos Termodinâmicos:

1ª Lei da termodinâmica. Transferência de Energia sob a forma de Calor e de Trabalho. Formas Mecânicas de Trabalho. Modos de Transferência de calor. Eficiência de Conversão de Energia. Processos Politrópicos. Princípio de Conservação de Energia para Sistemas Fechados.

3. Propriedades de Substâncias Puras, simples e compressíveis:

A relação p-v-T. Mudança de fase. Tabelas para Propriedades Termodinâmicas. Pressão, Volume Específico e Temperatura. Energia Interna e Entalpia específicas. Calor Específico. Modelo para substância incompressível. Processos com substâncias gasosas. Constante Universal dos Gases. Gases ideais. Processos politrópicos com gases ideais.

4. Primeira Lei da Termodinâmica aplicada a volumes de controlo:

Definição de Volume de Controlo. Balanços de massa e Energia. Definição de caudal volúmico e caudal mássico. Análise de Volume de Controlo em Regime Estacionário.

5. Segunda Lei da Termodinâmica e Entropia:

2ª lei da termodinâmica. Reservatórios de energia térmica. Máquinas térmicas. Rendimento de conversões de energia. Frigoríficos e bombas de calor. Máquinas de movimento perpétuo. Processos reversíveis e irreversíveis. Ciclo de Carnot. Princípios de Carnot. Entropia. Desigualdade de Clausius. Princípio do aumento de entropia. Variação de entropia de substâncias puras. Processos isentrópicos. Diagrama T-s. Eficiências isentrópicas.

6. Apresentação dos principias ciclos termodinâmicos:

Ciclo de Rankine, ciclo de Bryton, ciclo frigorífico.

Mecânica dos Fluídos

1. Conceitos introdutórios:

Conceito de fluido; Continuidade da matéria; Leis básicas da Física; Noção de caudal volúmico e mássico; Propriedades dos fluidos.

2. Distribuições de pressão hidrostática:

Equação fundamental da hidrostática; Forças hidrostáticas em superfícies planas simétricas; Impulsão; Noção de estabilidade de corpos no seio de fluidos; aplicações.

3. Escoamento de fluidos em condutas:

Definição de caudal mássico e caudal volúmico. Definição de linha de corrente, trajetória e linha de emissão; Equação da continuidade; Equação de Bernoulli; Equação de energia; Aplicações.

4. Regimes do escoamento:

Escoamento laminar e turbulento; Número de Reynolds; Perfis de velocidade, Medição de velocidade em escoamentos; aplicações.

5. Escoamento viscoso em condutas:

Perdas por atrito em escoamento laminar e turbulento; perdas de carga localizadas; determinação de perdas de carga em condutas; associação de condutas; curva da instalação; aplicações.

Bibliografia Obrigatória

Yunus A. Çengel e Michael A. Boles; Termodinâmica, McGrawHill, 2007. ISBN: ISBN: ISBN: 85-86804-66-5

Bibliografia Complementar

Robert L. Mott ; Joseph A. Untener; Applied Fluid Mechanics, Pearson Education Limited, 2016. ISBN: ISBN: 978-1-292-01961-1

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas Teórico-Práticas compostas por uma parte expositiva onde são apresentados os conceitos fundamentais das diferentes matérias. Durante a exposição da matéria teórica são propostos para resolução pelos estudantes problemas práticos de aplicação direta dos conceitos. Os estudantes são estimulados a participar na resolução dos exercícios e no final são resolvidos pelo docente.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	100,00
Frequência das aulas	60,00
Total:	160,00

Obtenção de frequência

Avaliação continua:

Através da realização de três testes, a avaliação de cada teste terá de ter obrigatoriamente igual ou superior a 8 valores e a avaliação combinada dos três testes calculada pela fórmula apresentada abaixo superior a 10 calores.

Os alunos podem repetir um dos testes na data do exame de época normal.

Avaliação por exame:

Realização de um exame com classificação superior ou igual a 10 valores.

Os alunos com nota superior a 16 no exame terão de realizar uma prova oral ou terão a classificação de 16 valores.

Fórmula de cálculo da classificação final

CF = 0,3 x CT1 + 0,4 x CT2 + 0,3 x CT3;

CF – Classificação Final,

CT1 – Classificação do Teste 1,

CT2 – Classificação do Teste 2,

CT3 – Classificação do Teste 3.

Observações

Horáiio de Dúvidas:
Segunda Feiras 15:30 -17:00, gabinete D113