Disciplina: MEC010 - TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Horas Aula: 4
Departamento: DEPTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
Plano de Ensino
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Ementa
Produtos térmicos são aqueles que envolvem uma diferencia de temperatura com respeito ao ambiente. Dentro da Engenharia Mecânica, a área térmica lida com equipamentos que permitem usar esses produtos térmicos: os trocadores de calor. A presente disciplina explica e ensina a quantificar os mecanismos envolvidos para obter produtos térmicos. Ao final do período o aluno é capaz de determinar os principais parâmetros e de projetar e diagnosticar trocadores de calor.
Aspectos gerais da transferência de calor. Fundamentos de condução. Condução unidimensional em regime permanente. Condução em regime transiente. Fundamentos de convecção. Convecção forçada em escoamento externo. Convecção forçada em escoamento interno. Convecção livre. Mudança de fase. Trocadores de calor. Fundamentos de radiação.
Conteúdo
1. Fundamentos da transferência de calor: Processos de transferência de calor: condução, convecção e radiação térmica. Conservação de energia;
2. Introdução à condução: A equação geral da difusão do calor para parede plana, cilíndrica e esférica.
3. Condução unidimensional em regime permanente: Condução sem geração de energia interna: parede plana simples e composta; fator de forma da condução; cilindro de parede simples e composta; esfera; resistência de contato; espessura crítica de isolamento; efeitos da radiação térmica; transferência de calor em superfícies expandidas. Condução com geração de energia interna: parede plana e cilíndrica.
4. Condução em regime transiente: Método da capacitância global. Método simplificado das representações gráficas.
5. Escoamento externo: O método experimental. Escoamento paralelo a uma placa plana. Variação da viscosidade cinemática com a pressão. Escoamento transversal a um cilindro. Escoamento em torno de uma esfera. Escoamento através de feixes de tubos.
6. Escoamento Interno: Os aspectos fluidodinâmico e térmico. O balanço de energia. Fator de atrito de Moody. Perda de carga. Potência (bomba-ventilador). Correlações empíricas para o número de Nusselt. Transferência de calor nos metais líquidos. Dutos não-circulares e tubos coaxiais.
7. Convecção livre: Considerações físicas. Tipos de escoamento. Correlações empíricas para o número de Nusselt: placa e cilindro verticais; placa e cilindro horizontais; esfera.
8. Mudança de fase: Parâmetros Adimensionais na Ebulição e na Condensação. Modos de Ebulição em Piscina. A Curva de Ebulição. Correlações da Ebulição em Piscina. Ebulição com Convecção Forçada Ebulição com Convecção Forçada em Escoamento Externo. Condensação: Mecanismos Físicos
9. Trocadores de Calor: Classificação. Análise de Trocadores de Calor: Uso da Média Log das Diferenças de Temperaturas; O Método da Efetividade-NUT. Cálculos de Projeto e de Desempenho de Trocadores de Calor. Trocadores de Calor Compactos
Bibliografia
INCROPERA. Transferência de Calor e Massa, 7a. ed., LTC, ISBN-10: 8521625049, 2014
BERGMAN, T. LAVINE, A. Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa ISBN: 9788521636595, Edição: 8. Editora: LTC, 2019
KREITH, F., BOHN, M. S., Princípios de Transferência de Calor, Editora Thomson Pioneira, ISBN 8522102848, 1ª edição, 623 p., 2003.
Bibliografia(continuação)
Não informado
Bibliografia complementar
CENGEL, Y. A. Transferência de Calor e Massa - Uma Abordagem Prática - 4ª Ed. 2012. Amgh Editora
BEJAN, A., Transferência de Calor, Edgard Blücher, ISBN 8521200269, 1ª edição, 540 p.,1996.
KERN, D. Q. Processos de Transmissão de Calor. São Paulo: Guanabara Dois,1980.
HESSELGREAVES, J. E. Compact Heat Exchangers: Selection, Design and Operation, ISBN 10: 0080428398 / 0-08-042839-8, ISBN 13: 780080428390, 2001.
KAKAÇ, S.; LIU H. Heat Exchanger: Selection, Rating and Thermal Design. Ed.CRC Press LLC; Florida, USA, 2002.
SHAH, R. K.; SEKULIC, D. P. Heat Exchanger Design. 1ª ed., Nova Jersey, 2003. 976 p.
OZISIK, M. NECATI. Heat Conduction. São Paulo: John Wiley, 1993.
MALISKA, C. R. Transferência de Calor e Mecânica dos Fluídos Computacionais. São Paulo: LTC, 2004.
