Fenómenos de Transferência

Engenharia Química e Bioquímica
5 ECTS; 2º Ano, 2º Semestre, 30,0 T + 30,0 TP

Docente(s)
- Dina Maria Ribeiro Mateus

Pré-requisitos
Não aplicável.

Objetivos
Os alunos devem ser capazes de: interpretar o comportamento de sistemas térmicos; determinar espessuras de isolamento; dimensionar equipamentos de transferência de calor; compreender os conceitos fundamentais da transferência de massa, nomeadamente os necessários ao dimensionamento de equipamentos.

Programa
OBJETIVOS E COMPETÊNCIAS A DESENVOLVER

A disciplina tem por objetivo o estudo e o desenvolvimento de competência sobre os mecanismos de transporte de calor e massa, que servem de base à prática industrial ligada ao dimensionamento e projeto, de reatores e equipamento para operações unitárias em engenharia química e bioquímica. Depois de concluída a UC com sucessos os alunos deverão ser capazes de:
(a) interpretar o comportamento de sistemas térmicos; determinar perfis de fluxo e de temperatura em sólidos, em estado estacionário e transiente; calcular espessuras de isolamento; determinar taxas de transferência de calor em interfaces sólido-fluido, com convecção e com permuta de radiação; dimensionar permutadores de calor;
(b) compreender os conceitos de transferência de massa; determinar perfis de fluxo e concentração para os casos simplificados da 1ª lei de Fick; determinar taxas de transferência de massa por difusão em estado transiente; determinar taxas de transferência de massa por convecção utilizando o conceito de coeficiente de transferência de massa.

CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS

1. Mecanismos de transporte de energia. Condutividade térmica, lei de Fourier. Perfis de temperaturas em sólidos e em fluxo laminar. Condução de calor através de paredes compósitas. Superfícies estendidas. Condução de calor em estado transiente. Convecção forçada e natural. Transporte de calor interfacial. Coeficientes de transferência de calor. Coeficiente global de transferência de calor. Equipamentos de transferência de calor. Dimensionamento de permutadores de calor pelo método da média logarítmica da diferença de temperaturas. Transporte de energia por radiação. Leis de distribuição de Planck, Stefan-Boltzman e deslocamento de Wien. Permutas de radiação.
2. Fundamentos de transferência de massa. Difusão em estado estacionário e em estado transiente, 1ª e 2ª leis de Fick. Transferência de massa por convecção. Coeficientes de transferência de massa, Correlações. Transferência de massa entre fases, modelo dos dois filmes. Coeficiente global de transferência de massa. Analogias.

Metodologia de avaliação
A avaliação é efetuada através de um trabalho de dimensionamento de um permutador de calor (20%), e de um teste final escrito (80%). Classificação mínima de 10 valores em cada componente. Esta metodologia aplica-se em avaliação contínua e exame.

Bibliografia
- Mateus, D. (2009). Fundamentos de Transferência de calor. Tomar: IPT
- Welty, Wicks, Wilson, Rorrer., J. (2008). Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer. New York: John Wiley & Sons, Inc.
- Bird, Stewart, Lightfoot., R. (2002). Transport Phenomena. New York: John Wiley & Sons, Inc.
- Mateus, D. (0). Sebentas de Transferência de Massa.Acedido em2 de fevereiro de 2017 em www.e-learning.ipt.pt

Método de interação
Aulas teóricas e expositivas, onde se descreve e exemplifica a aplicação dos principais conceitos. Aulas teórico práticas onde se propõem a resolução de exercícios e a discussão de casos práticos. É proposto o dimensionamento de um equipamento.

Software utilizado nas aulas
No trabalho prático de dimensionamento de um permutador de calor são usadas e desenvolvidas folhas de cálculo em Excel.