Transmissão do Calor
Código
10505
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Engenharia Mecânica e Industrial
Créditos
6.0
Professor responsável
João José Lopes de Carvalho, José Fernando de Almeida Dias
Horas semanais
5
Total de horas
90
Língua de ensino
Português
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.
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.
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 analítico 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.
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.