Transmissão do Calor
Objetivos
Conhecer os três modos de transferência de calor -- condução, convecção e radiação -- e as leis e as modelos analíticos correspondentes.
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 gerir o tempo para resolver os exercícios dentro do tempo disponível, seja no estudo seja nos momentos de avaliação.
Caracterização geral
Código
10505
Créditos
6.0
Professor responsável
Daniel Cardoso Vaz, José Fernando de Almeida Dias
Horas
Semanais - 4
Totais - 83
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
Pressupõe-se o domínio das matérias versadas nas disciplinas de Física II, Análises Matemáticas, Mecânica dos Fluidos e Termodinâmica Aplicada.
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, sabe trabalhar com folha de cálculo ou outro auxiliar computacional, 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
Existem aulas teóricas (1,5 h) e aulas práticas (2,5 h), e ainda uma sessão laboratorial. Nas aulas teóricas faz-se a exposição da matéria, sendo incentivada a participação dos alunos. Nas aulas práticas faz-se uma abordagem centrada na aplicação dos conceitos de modo a que os alunos colaborem activamente na resolução dos exercícios propostos.
Com a redução das horas de contacto há partes da matéria que são consolidadas por via da realização de dois trabalhos a serem realizados individual e autonomamente pelos estudantes, pressupondo o recurso a folha de cálculo ou outro auxiliar computacional para os resolver.
Método de avaliação
A avaliação contínua é constituída por uma componente do tipo "teórico-prática" e outra do tipo "laboratorial ou de projeto". A primeira consiste em três testes, T1, T2 e T3, contando respetivamente 35%, 30% e 20% para a nota final (NF). A segunda consiste no conjunto de um trabalho experimental e relatório (TL), em grupo, no laboratório, e em dois problemas (P) a serem resolvidos individualmente à distância e com recurso a auxiliares computacionais, e pesa 15% na nota final. (P+TL) obtém-se por média aritmética das três partes constituintes. Obtém-se a frequência com simultaneamente TL>=8 val. e com a entrega de pelo menos um dos problemas com classificação >= 8 val.
No caso de exame, este entra na nota final com o peso correspondente aos três testes, ou seja 85%. As parcelas entram nestas expressões arredondadas à décima.
Os testes e os exames 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 RAC.
Notas finais maiores ou iguais a 17 val. podem ser sujeitas a defesa de nota, por prova oral.
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 em regime permanente: métodos analítico e numérico (diferenças finitas).
3- Condução em regime variável: números de Biot e Fourier. As cartas de Heisler. Regime periódico.
4- Convecção forçada: revisão de conceitos de mecânica dos fluidos. Equação diferencial de conservação da energia na camada limite térmica. Os números de Prandtl e Nusselt. Correlações empíricas.
5- Permutadores de calor: configurações; cálculo térmico; diferença média logarítmica de temperatura.
6- Convecção natural. Número de Grashof. Correlações empíricas (regimes laminar e turbulento).
7 - Radiação: propriedades. Corpos negro e cinzento. Leis de Kirchhoff e de Wien. Emissividades monocromática e total. Factores de forma. Aplicações à radiação ambiental.