DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

Disciplina: Transferência de Calor

Código: 30-251

Carga Horária: 80h

Créditos: 04

Pré-Requisitos: 10153

EMENTA

Mecanismos físicos da transferência de calor. Lei de Fourier. A equação geral da condução unidimensional e bidimensional. Regime permanente e transiente. Sistemas com conversão interna. Resistência térmica e paredes compostas. Superfícies estendidas. Método da capacitância global. Transferência de calor convectiva. Equação da energia. Similaridade na camada limite. Convecção em escoamentos externos. Convecção em escoamentos internos. Convecção livre.

OBJETIVOS

A disciplina visa adquirir conhecimentos sobre transferência de calor compreendendo o inter-relacionamento das diversas áreas da engenharia química, apresentadas ao longo do curso.

Buscando-se atender estas competências alguns objetivos específicos são delineados:

- Reconhecer os mecanismos de transferência de calor, aplicar a equação diferencial da condução de calor em regime permanente e transiente para diferentes geometrias.

- Aplicar as equações da convecção para estimar o coeficiente convectivo de calor.

- Avaliar processos que utilizam a transferência de calor e realizar projetos térmicos de dispositivos de transferência de calor.

CONTEÚDOS CURRICULARES

UNIDADE DE ENSINO 01 – CONCEITOS FUNDAMENTAIS

Apresentar os conceitos fundamentais de transferência de calor, dimensões e unidades, regime estacionário e não-estacionário, taxa e fluxo e lei da conservação

Atividade prática 01: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados.

TDE 01 – Atividades conforme normatização envolvendo os conteúdos da unidade 01.

UNIDADE DE ENSINO 02 – MECANISMOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR

Apresentar os mecanismos de transferência de calor: Difusão (condução), Convecção e Radiação, além da combinação de ambos. Trabalhar os conceitos fundamentais de transferência de calor para os regimes estacionário sobre sistemas simples em coordenadas retangulares (série e paralelo), cilíndricas e esféricas (parede plana e composta).

Atividade prática 02: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados e aula prática em laboratório de transferência de calor com estudo dos mecanismos de transferência de calor em equipamentos e materiais.

TDE 02 – Atividades conforme normatização envolvendo os conteúdos da unidade 02.

UNIDADE DE ENSINO 03 – CONDUÇÃO BIDIMENSIONAL EM REGIME ESTACIONÁRIO

Trabalhar os conceitos, definições e aplicações da condução de calor unidimensional em estado estacionário. Avaliar as propriedades térmicas: condutividade e difusividade térmica. Equação diferencial da condução de calor. Paredes planas e radias com e sem geração de calor. Raio crítico de isolamento, e superfícies estendidas (aletas). Condução de calor em estado transiente, método da capacitância global e método diferencial.

Atividade prática 02: Realização de exercícios de fixação dos conteúdos trabalhados e aula prática em laboratório de transferência de calor.

TDE 03 – Atividades conforme normatização envolvendo os conteúdos da unidade 03.

METODOLOGIA

Visando desenvolver as competências apresentadas, as aulas são desenvolvidas de forma variada e tem como metodologias: a tradicional (expositivo-dialogadas com estudos dirigidos), a ativa e a sócio-interacionista. No intuito de desenvolver as competências inerentes à disciplina, podem ser utilizados recursos de multimídia como projetores de imagem e vídeo, materiais concretos e softwares matemáticos, e a contextualização ocorre através da resolução de problemas reais. Os alunos desenvolverão Trabalhos Discente Efetivos – TDEs no total de 20h, envolvendo resolução de exercícios e problemas reais com e sem auxílio de softwares específicos com a aplicação dos conceitos trabalhados na área da engenharia térmica.

AVALIAÇÃO

A avaliação da disciplina propõe verificar se as competências pretendidas neste plano de ensino foram adquiridas pelo acadêmico, por meio dos seguintes instrumentos de avaliação: provas escritas e Trabalhos Discentes Efetivos, estes últimos valendo 20% da média parcial.

As avaliações serão realizadas ao longo do semestre e distribuídas uniformemente de acordo com o plano de ensino. Numa aula que antecede uma avaliação serão dadas orientações a respeito da sistemática a ser adotada e os conteúdos exigidos, bem como os critérios específicos da avaliação. No instrumento de avaliação haverá de forma explícita e por escrito quanto valerá cada questão.

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

INCROPERA, F. P. et al. Fundamentos de transferência de calor e de massa. 6ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.

BEJAN, A.; ZERBINI, E. J. Transferência de Calor. São Paulo: Edgard Blücher, 2004.

MORAN, M. J.; SHAPIRO, H. N.; MUNSON, B. R.; DEWITT, D. P.; SILVA, C. A. B. Introdução a engenharia de sistemas térmicos: termodinâmica, mecânica dos fluídos e transferência de calor. Rio de Janeiro: LTC, 2005.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

SHIMIDT, F. W.; HENDERSON, R. E.; WOLGEMUTH, C. H.; MOREIRA, J. R. S. Introdução as ciências térmicas: termodinâmica dos fluídos e transferência de calor. São Paulo: Edgard Blücher, 1996.

HOLMAN, J.P. Heart Transfer. 9.ed Boston: MC Graw-Hill, 2002.

MALISKA, C. R.. Transferência de calor e mecânica dos fluidos computacional. 2.ed. São Paulo: LTC, 2004.

KREITH, FRANK; YAMANE, EITARO (Trad.). Princípios da transmissão de calor. São Paulo: Edgard Blücher, 1977.

BURMEISTER, Louis C. Convective Heat Transfer. New York: Wiley. 1984