Bem vindo ao nosso projeto de Termodinâmica Avançada, disciplina do terceiro semestre da Ilum Escola de Ciência!
Sumário
Na disciplina de Termodinâmica Avançada, ministrada pelo professor Amauri de Paula, nós- alunos- fomos desafiados a resolver um problema envolvendo um sistema composto por uma usina elétrica a vapor operando a partir da combustão de uma mistura líquida de combustíveis. Para resolvê-lo, devemos passar por várias etapas e desafios, que engloba temas centrais da termodinâmica, como:
Energia internaEntalpiaEnergia livreTransições de faseMisturas e soluçõesReações químicasQuantidades parciais molaresCompressibilidade e gás realCiclos termodinâmicos
Ao longo do desenvolvimento do problema representado na imagem abaixo, nós selecionamos todas as variáveis envolvidas a partir de considerações físico-químicas, determinamos os estados termodinâmicos do sistema, calculamos todos os parâmetros e variáveis numéricas do problema utilizando Python, estabelecemos um fluxograma (pipeline) que incorpora todos os cálculos necessários e que é adaptável à escolha de outros líquidos combustíveis, justificando sempre todas as escolhas e soluções encontradas.
As ferramentas utilizadas para desenvolver o projeto dessa disciplina foram, principalmente, as plataformas Github e Jupyter Notebook, em que escrevemos os códigos usando a linguagem Pyhton.
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Desafio 1: Definir a mistura combustível
- Definição da Mistura
- Definição da Entalpia da Mistura
- Definição do Diagrama de Fases da Mistura
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Desafio 2: Determinar parâmetros termodinâmicos envolvidos na combustão
- Determinação do volume da mistura de líquidos
- Determinação da separação da mistura
- Determinação da não-idealidade das misturas
- Determinação da temperatura mínima de ebulição da mistura
- Determinação de potenciais termodinâmicos da reação de cobustão
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Desafio 3: Fazer balanço estequiométrico e energético até etapa de aquecimento do boiler
- Cálculo da quantidade de energia transferida para a caldeira
- Consideração da quantidade de reagentes usados na combustão
- Consideração das reações envolvidas na combustão
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Desafio 4: Modelar ciclo termodinâmico que alimenta o gerador
- Definição dos estados do ciclo termodinâmico envolvidos na geração de eletricidade
- Consideração do diagrama de fase da água
- Consideração do diagrama do ciclo de Rankine
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Desafio 5: Determinar estado dos subprodutos da combustão
- Cálculo dos estados dos subprodutos gerados
- Consideração da liquefação da água ao final do processo
- Consideração da atividade dos íons na água liquefeita
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Desafio 6: Elaborar relatório final
Entre nas pastas Desafio 1, Desafio 2, Desafio 3, Desafio 4, Desafio 5 e Desafio 6 (Relatório Final) para acessar os notebooks e arquivos dos respectivos desafios com suas resoluções. Se quiser vê-los no seu próprio computador, baixe a pasta inteira para conseguir rodar o código com as imagens.
Quem são os alunos por trás desse projeto de Termodinâmica Avançada? Pois bem, permita-nos nos apresentar:
- 👋 Somos Gabriel Pereira e Isabela Beneti
- 📕 Estamos no terceiro semestre do Bacharelado em Ciência e Tecnologia da Ilum Escola de Ciência
- 👨🔬 A Ilum é uma iniciativa da instituição social CNPEM (Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais)
- 🔥 No curso, temos uma grade curricular bem interdisciplinar, que inclui a matéria de Termodinâmica Avançada
- 🚗 Nosso objetivo, na disciplina, é entender melhor processos termodinâmicos e suas aplicações na vida real
Sem a ajuda dos professores e técnicos da Ilum, nós não teriamos conseguido chegar até onde chegamos! Por isso, agradecemos às seguintes pessoas que contribuíram para este projeto:
 Amauri de Paula (Professor) |
 Felipe Crasto (Professor) |
 Alessandro Mourato (Técnico) |