Transmissão do Calor
Objetivos
Aprender os conceitos fundamentais e familiarizar-se com os diversos modelos analíticos envolvidos nos três modos de transferência de calor: condução, convecção e radiação.
Adquirir competência para equacionar e resolver os problemas mais comuns relacionados com a transferência de calor nas várias áreas da Engenharia, como o isolamento e permuta de calor.
Aprender a saber gerir períodos de tempo limitados, quer nas aulas, quer nos momentos de avaliação.
Caracterização geral
Código
10505
Créditos
6.0
Professor responsável
João José Lopes de Carvalho, José Fernando de Almeida Dias
Horas
Semanais - 5
Totais - 90
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
Pressupõe-se o domínio das matérias versadas nas disciplinas de Física II, Análises Matemáticas e Dinâmica dos Fluidos I e II.
O bom desempenho nas avaliações, quer em exames, quer em trabalhos laboratoriais, pressupõe que o aluno sabe exprimir as suas ideias por escrito em português inteligível e que sabe aplicar as ferramentas exercitadas nas aulas.
Bibliografia
1 - Carvalho, J. L. (2017) - “Transferência de Calor e Eficiência Energética” (1ª Edição), NOVA Editorial - FCT/UNL.
2 - . Holman, J. P. (2010) - Heat Transfer. 10th Edition. McGraw-Hill Book Co, USA.
3 - Çengel, Yunus A. (2006) - Heat and Mass Transfer: A Practical Approach. 3.ª Edição. McGraw‑Hill.
4. Incropera e DeWitt (2011) - Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, 7.ª Edição.
5. Bejan, Adrian (2013) - Heat Transfer, John Wiley & Sons, 4.ª Edição.
6 - Figueiredo, Rui (2015) - Transmissão de Calor, “Fundamentos e Aplicações”. Ed. Lidel,1ª Edição.
Método de ensino
A exposição da matéria, utilizando o quadro e meios audiovisuais, é feita quer nas aulas designadas como teóricas (2h), quer nas práticas (3h), evoluindo a matéria de uma forma teórico-prática. Isto é, imediatamente após a exposição teórica são apresentados pelo docente problemas de aplicação prática a resolver pelos alunos, com ajuda do docente, cujo objetivo é consolidar os conceitos recém‑ministrados.
Método de avaliação
A avaliação contínua é constituída pela realização de três minitestes (MT), cada um relativo a um dos 3 modos de transferência de calor. Adicionalmente, um trabalho experimental de grupo, no laboratório, é determinante para a obtenção de frequência.
A realização do trabalho, dentro do prazo previsto, e a sua aprovação são as condições necessárias e suficientes para a obtenção de frequência.
A avaliação é contínua, com componente de avaliação teórico-prática constituída pela realização de três minitestes (MT) e, adicionalmente, um trabalho experimental (TE) de grupo, no laboratório, que é determinante para a obtenção de frequência. Estas 4 componentes pesam 100% para a classificação final.
A nota final é: NF=40% MT1 + 25% MT2 + 20% MT3 + 15%TE. No caso de exame, se EX < 9,5 então aluno reprova com NF = EX. As parcelas entram nestas expressões arredondadas à décima.
Os minitestes e/ou exame são sem consulta. Qualquer formulário, ou gráfico, que se entenda necessário será dado no próprio enunciado da prova. As transgressões ficam sujeitas ao previsto no art.º 9.º do RAC.
Conteúdo
1- Modos de transferência de calor: leis de Fourier, Newton e Stefan‑Boltzmann. Equação da difusão do calor. Difusividade térmica. Isotérmicas e fluxo de calor. Analogia eléctrica.
2- Condução uni e multidimensional em regime permanente: métodos analíticos e numéricos (diferenças finitas).
3- Condução em regime variável: números de Biot e Fourier. As cartas de Heisler. Regime periódico.
4- Convecção forçada: equação diferencial de conservação da energia na camada limite térmica. Os números de Prandtl e Nusselt. Regime turbulento. Correlações empíricas.
5- Permutadores de calor: cálculo térmico pelos métodos da DMLT e da efectividade.
6- Convecção natural. Números de Grashof e de Nusselt local e seu valor médio. Correlações empíricas para regimes laminar e turbulento.
7 - Radiação: propriedades. O corpo negro. Lei de Kirchhoff. Lei de deslocamento de Wien. Corpo cinzento. Emissividades monocromática e total. Factores de forma. Fundamentos de radiação ambiental e energia solar térmica.