Transmissão de Calor

Engenharia Mecânica
5 ECTS; 2º Ano, 2º Semestre, 15,0 T + 15,0 PL + 30,0 TP + 3,50 OT

Docente(s)
- Flávio Rodrigues Fernandes Chaves

Pré-requisitos
Não aplicável

Objetivos
Esta unidade curricular tem como objetivo estabelecer uma base de conhecimento de Transmissão de Calor que permita o desenvolvimento de diversas atividades no âmbito da Engenharia Mecânica, assim como o estudo deste tema em outras unidades curriculares da mesma área científica.
Os conteúdos programáticos desta unidade curricular requerem alguns conhecimentos básicos de Termodinâmica que são revistos no inicio do semestre.
São introduzidos os mecanismos básicos de Transmissão de Calor: condução, convecção e radiação, sendo mostrados exemplos que colocam cada um dos mesmos em contexto.
É apresentada a equação geral da condução de calor em sólidos, e são deduzidas soluções particulares aplicáveis a diferentes geometrias e diferentes tipos de problema.
É apresentado o conceito de resistência térmica, assim como a sua aplicação em exemplos práticos por analogia com circuitos de resistências elétricas, e são analisados problemas de condução de calor em regime transitório. É também mostrado como pode ser obtido o coeficiente de transmissão de calor por convecção.
Por fim, são apresentados os diferentes tipos de permutadores de calor, assim como os respetivos métodos de análise.

Programa
1. Introdução.
1.1 Áreas de aplicação da transmissão de calor.
1.2 Transmissão de calor por condução.
1.3 Convecção.
1.4 Radiação.
1.5 Princípio da conservação de energia.
1.6 Mecanismos de transmissão de calor em simultâneo.

2. Equação da condução de calor.
2.1 Introdução.
2.2 Equação unidimensional da condução de calor.
2.3 Equação geral da condução de calor.
2.4 Condições de fronteira e iniciais.
2.5 Solução de problemas de condução de calor.
2.6 Fontes de calor.

3. Condução de calor em regime permanente.
3.1 Condução de calor em paredes.
3.2 Conceito de resistência térmica.
3.3 Condução de calor em cilindros e esferas.
3.4 Espessura crítica de isolamento.
3.5 Alhetas.

4. Condução de calor em regime transitório.
4.1 Introdução.
4.2 Número de Biot.
4.3 Corpos com resistência térmica interna desprezável/considerável.
4.5 Condução de calor em regime transitório em paredes, cilindros e esferas.

5. Convecção de calor.
5.1 Número de Nusselt.
5.2 Classificação de escoamentos.
5.3 Camadas limite de velocidade e temperatura.
5.4 Regimes laminar e turbulento.
5.5 Determinação do coeficiente de convecção h.
5.6 Convecção natural e forçada.

6. Permutadores de calor.
6.1 Introdução.
6.2 Tipos de permutadores de calor.
6.3 Coeficiente global de transmissão de calor.
6.4 Análise de permutadores de calor: método DMLT.
6.5 Análise de permutadores de calor: método e-NTU.
6.6 Comparação entre o método DMLT e o método e-NTU.
6.7 Permutadores de calor compactos.

Metodologia de avaliação
Avaliação por frequência: duas provas escritas, classificadas de 0 a 20 valores.
Avaliação por exame: uma prova escrita, classificada de 0 a 20 valores.
Para obter aprovação é necessário obter 10 valores no exame ou na média das classificações das frequências.

Bibliografia
- Çengel, Y. e Ghajar, A. (2015). Heat and mass transfer: fundamentals & applications. EUA: McGraw-Hill
- Figueiredo, R. (2015). Transmissão de Calor. Lisboa: Lidel

Método de interação
Aulas teóricas, teorico-práticas e de prática laboratorial.

Software utilizado nas aulas
Não aplicável