Conversão e Gestão de Energia

Ano
1
Ano lectivo
2021-2022
Código
02040693
Área Científica
Ciências de Engenharia Mecânica
Língua de Ensino
Português
Modo de Ensino
Presencial
Duração
Semestral
Créditos ECTS
6.0
Tipo
Obrigatória
Nível
2º Ciclo - Mestrado

Conhecimentos de Base Recomendados

Análise Matemática I, Análise Matemática II, Análise Matemática III, Física Geral, Termodinâmica, Mecânica dos Fluidos, Complementos de Termodinâmica e Fluidos, Transmissão de Calor, Transferência de Calor e Massa.

Métodos de Ensino

A metodologia seguida nas aulas teóricas consiste em primeiro lugar motivar o aluno para o estudo das matérias a apresentar e em segundo lugar apresentar as matérias de uma forma inteligível para o aluno. A apresentação na aula é feita recorrendo a meios audiovisuais em formato digital como a projecção de imagens e filmes. A metodologia seguida nas aulas teórico-práticas consiste na resolução de problemas teórico-práticos cuidadosamente escolhidos. Método de avaliação:

2 Relatórios de trabalhos de simulação numérica, 15 %

8 Relatórios de resolução de problemas, 20 %

Frequência ou Exame, 65 %.

Resultados de Aprendizagem

Os alunos devem adquirir os conhecimentos dos fundamentos da ciência da combustão, aplicar estes conhecimentos fundamentais para descrever e analisar fenómenos de combustão e resolver problemas de combustão, adquirir conhecimentos das aplicações práticas (e.g. caldeiras, turbinas a gás) e da sua relevância económica e ambiental. As áreas de conhecimento fundamentais da ciência da combustão são a termoquímica, os processos de transferência de calor, de massa e de quantidade de movimento, nos regimes laminar e turbulento, a mecânica dos fluidos e a cinética química. Os problemas de combustão em que se aplicam estes conhecimentos básicos são as chamas de pré-mistura e as chamas de difusão de jacto nos regimes laminar e turbulento, a evaporação e a combustão de gotículas, a combustão de sólidos, a detonação em gases, a ignição e extinção de chamas de pré-mistura e o cálculo das propriedades e composição dos produtos da combustão. Estudo dos ciclos de potência de gás, de vapor e combinados.

Estágio(s)

Não

Programa

Introdução. Propriedades dos gases e teoria cinética dos gases. Combustão e termoquímica: entalpia de reacção e poder calorífico; temperaturas de chama adiabática; equilíbrio químico. Processos moleculares de transporte de calor e de difusão de massa em misturas binárias e multi-componente. Cinética química: taxas de reacções elementares; taxas de reacção para mecanismos multi-degrau; relação entre coeficientes de taxa e constantes de equilíbrio. Alguns mecanismos químicos importantes. Acoplando cinética química e termoquímica de sistemas reactivos. Equações de conservação para escoamentos reactivos. Ondas de deflagração e detonação de pré-mistura de gases. Chamas laminares de pré-mistura. Ignição e extinção de chamas de pré-mistura. Chamas laminares de difusão. Evaporação e combustão de gotículas. Chamas turbulentas de pré-mistura. Chamas turbulentas de difusão. Combustão de sólidos. Produtos da combustão poluentes. Ciclos de potência de gás. Ciclos de potência de vapor combinados.

Docente(s) responsável(eis)

Pedro de Figueiredo Vieira Carvalheira

Métodos de Avaliação

Avaliação
2 Trabalhos práticos de simulação numérica: 15.0%
Resolução de problemas: 20.0%
Exame: 65.0%

Bibliografia

1. Turns, Stephen R., An Introduction to Combustion: Concepts and Applications, 3rd ed., McGraw-Hill series in Mechanical Engineering, 2011.

2. Borman, Gary L., and Ragland, Kenneth W., Combustion Engineering, 2nd ed., McGraw-Hill series in Mechanical Engineering, 1998.

3. Poling, Bruce E., Prausnitz, John M., O’Connell, John, The Properties of Gases & Liquids, 5th Ed., McGraw-Hill Chemical Engineering Series, Singapore, 2001.

4. Çengel, Yunus A., Boles, Michael A., Kanoglu, Mehmet, Thermodynamics, An Engineering Approach, 9th Ed., McGraw-Hill, 2019.

5. Kuo, Kenneth K., Principles of Combustion, John Wiley & Sons, Inc., 1986.

6. Bergman, T .L., Lavine, A. S., Incropera, F.P., DeWitt, D.P., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, 8th ed., 2017.

7. White, Frank M., Fluid Mechanics, 7th Edition, McGraw-Hill, 2011.

8. Chase, M.W., Jr. et al. (eds.), JANAF Thermochemical Tables, Third Edition, J. Phys. Chem. Ref. Data, 14 (Suppl. 1), 1985.