Transmissão do Calor

Objectivos

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

Daniel Cardoso Vaz, 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", NOVA Editorial - FCT/UNL.

2. Incropera e DeWitt (2011), "Fundamentals of Heat and Mass Transfer", John Wiley & Sons.

3. Holman, J. P. (2010), "Heat Transfer", McGraw-Hill.

4. Çengel, Yunus A. (2006), "Heat and Mass Transfer: A Practical Approach", McGraw‑Hill.

5. Bejan, Adrian (2013), "Heat Transfer", John Wiley & Sons.

6. Figueiredo, Rui (2015), "Transmissão de Calor - Fundamentos e Aplicações", Ed. Lidel.

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 dois testes, T1 e T2, contando respetivamente 45% e 40% para a nota final (NF). Adicionalmente, um trabalho experimental e relatório (TL), em grupo, no laboratório, permite a obtenção de frequência e pesa 15% na nota final.

Eventualmente, se por imperativo da evolução pandémica em Portugal não for possível a realização do trabalho laboratorial, este será substituído por um trabalho individual a realizar remotamente. 

Contudo, introduz-se a seguinte flexibilidade, pois poderá ser útil atendendo à situação pandémica: os alunos que obtiverem nota igual ou superior a 7,5 val. no 1.º teste ficam dispensados de frequência, e os 15% de contribuição de TL entram na NF com a nota desse teste bonificada com 2,0 val, até ao máx. de 18,0 val. Alternativamente, o aluno pode optar por realizar a sessão laboratorial, nas condições dos não-dispensados, se achar que isso o possa favorecer. (Se não obtiver T1>= 7,5 val. tem de obrigatoriamente realizar o trabalho laboratorial para conseguir frequência para se apresentar a exame).

No caso de exame, se a nota do exame EX < 9,5 então aluno reprova com NF = EX, caso contrário NF=0,85*EX + 0,15*TL se tiver realizado o trabalho laboratorial, ou NF=EX, se não o tiver realizado.

As parcelas entram nestas expressões arredondadas à décima.

Os minitestes e/ou exame, quando presenciais, 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.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: