PROGRAMA DE ENSINO UNIDADE UNIVERSITÁRIA: UNESP CÂMPUS DE ILHA SOLTEIRA CURSO: ENGENHARIA MECÂNICA (Resolução UNESP n O 74/2004 - Currículo: 4) HABILITAÇÃO: OPÇÃO: DEPARTAMENTO RESPONSÁVEL: Engenharia Mecânica CÓDIGO DISCIPLINA OU ESTÁGIO SERIAÇÃO IDEAL/PERÍODO MEC0945 Transferência de Calor e Massa II 4 o /7 o OBRIGATORIA/ OPTATIVA/ ESTAGIO Obrigatória PRÉ-REQUISITO 944-Transferência de Calor e Massa I 939-Mecânica dos Fluidos I CO- REQUISITO ANUAL SEMESTRAL ( ) 1º SEM. ( X ) 2º SEM. ( X ) CRÉDITOS CARGA HORÁRIA DISTRIBUIÇÃO DA CARGA HORÁRIA TOTAL TEÓRICA PRÁTICA TEÓRICO- PRÁTICA 04 60 45 15 OUTRAS NÚMERO MÁXIMO DE ALUNOS POR TURMA AULAS TEÓRICAS AULAS PRÁTICAS AULAS TEÓRICO- PRÁTICAS 60 12 OUTRAS OBJETIVOS: (ao término da disciplina o aluno deverá ser capaz de) - Entender a transferência de calor e massa como uma ciência de base, indispensável à prática da Engenharia Mecânica. - Aplicar os conceitos de transferência de calor e massa na modelagem de problemas. - Aplicar métodos analíticos e numéricos à solução de problemas de transferência de calor e massa por convecção. - Trabalhar com equipamentos e instrumentos de medição associados aos fenômenos de transferência de calor e massa. - Elaborar relatórios técnicos.
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CONTEÚDO PROGRAMÁTICO: (Título e descriminação das Unidades) 1. Fundamentos da Convecção 1.1 - O problema de transferência de calor por convecção. 1.2 - As camadas limite da convecção. 1.3 - As equações da transferência por convecção. 1.4 - Similaridade na camada limite. 1.5 - Analogias entre as camadas limite. 1.6 - Os efeitos da turbulência 2. Convecção Forçada sobre Superfícies Externas 2.1 - O método empírico. 2.2 - A placa plana com escoamento paralelo. 2.3 - O cilindro no escoamento transversal. 2.4 - A esfera. 2.5 - Escoamento através de feixes de tubos. 3. Convecção Forçada no Interior de Tubos e de Dutos. 3.1 - Considerações fluidodinâmicas e considerações térmicas. 3.2 - O balanço de energia. 3.3 - Análise térmica e correlações do escoamento laminar em tubos. 3.4 - Correlações da convecção para o escoamento turbulento em tubos. 3.5 - Correlações da convecção para o escoamento em dutos. 3.6 - Determinação experimental do coeficiente de transferência de calor por convecção forçada no interior de um tubo (1ª prática). 3.7 - Comprovação experimental do princípio de conservação de energia usando um trocador de calor casco-tubo (2ª prática). 4. Convecção Natural 4.1 - Considerações físicas. 4.2 - As equações da convecção natural. 4.3 - Considerações de similaridade. 4.4 - Convecção natural laminar em uma superfície vertical. 4.5 - Correlações empíricas para a convecção natural em escoamentos externos, canais formados por placas paralelas e cavidades. 4.6 - Determinação experimental do coeficiente de transferência de calor por convecção natural (3ª prática). 5. Transferênciade Calor com Mudança de Fase 5.1 - Fundamentos da transferência de calor na ebulição. 5.2 - Ebulição em piscina. 5.3 - Ebulição com convecção forçada. 5.4 - Mecanismos físicos da transferência de calor na condensação. 6. Transferência de Massa por Difusão 6.1 - Origens físicas e equações das taxas. 6.2 - Conservação das espécies químicas. 6.3 - Condições inicial e de contorno. 6.4 - Difusão de massa sem e com reações químicas homogêneas. 6.5 - Difusão de massa em regime transiente. 6.6 - Medições da umidade do ar ambiente usando psicrômetro giratório, psicrômetro de aspiração e higrógrafo 3
METODOLOGIA DE ENSINO: A metodologia do curso consiste de aulas expositivas, demonstrativas e na proposição de experimentos, a serem realizados no Laboratório de Transferência de Calor e Massa. Os procedimentos experimentais serão discutidos, a execução de experimentos será acompanhada e os resultados obtidos deverão constar em relatórios técnicos elaborados pelos alunos, seguindo normas pré-estabelecidas, a serem apresentados na semana posterior à execução dos experimentos. PODERÁ SER INCLUÍDO ESTÁGIO DE DOCÊNCIA. BIBLIOGRAFIA BÁSICA E COMPLEMENTAR: (de tal forma que as primeiras sejam concisas e dêem conta do conteúdo programático das disciplinas) BÁSICA: INCROPERA, F.P., Fundamentos de Transferência de Calor e Massa, Editora: LTC, ISBN 8521613784, 6. ed. Rio de Janeiro, 2008. 643 p. BEJAN, A., Transferência de Calor, Edgard Blücher, ISBN 8521200269, 1ª edição, 540 p.,1996. 4
COMPLEMENTAR: ÖZISIK, M.N., Transferência de Calor: Um Texto Básico, Editora LTC, ISBN 852770160X, 1ª Edição, 662 p., 1990. KREITH, F., BOHN, M. S., Princípios de Transferência de Calor, Editora Thomson Pioneira, ISBN 8522102848, 623 p., 2011. HOLMAN, J.P., Heat Transfer, McGraw-Hill Science, ISBN: 0072406550, 9ª edição, 688 p., 2001. ARPACI, V.S., Conduction Heat Transfer, Pearson Custom Pub., ISBN: 0536580162, 490 p., 1991. SIEGEL, R., HOWELL, J.R., Thermal Radiation Heat Transfer, McGraw-Hill, ISBN: 0891162712, 1096 p., 1992.1972. KAVIANY, M., Principles of Heat Transfer, Wiley-Interscience, ISBN 0471434639, 1000 p., 2001. ISMAIL, K.A.R., Fenômenos de Transferência - Experiências de Laboratório, Ed. Campos, 1982. BENEDICT, R.P., Fundamentals of Temperature, Pressure and Flow Measurements, John Wiley & Sons, 1977. DOEBLIN, E.O., Measurement Systems, Applications and Design, Tokio, McGraw-Hill, 1975. OBERT, E.F., GYOROG, A.D., Laboratório de Engenharia Mecânica - Projetos e Equipamentos, UFSC, Departamento de Engenharia Mecânica, 1976. CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO DA APRENDIZAGEM: A avaliação do rendimento escolar será feita por meio das seguintes modalidades: a) provas e avaliações realizadas em classe; b) trabalhos, projetos, seminários e ou atividades de laboratório. A média final MF será obtida pela relação: onde: MF = ( 4MP + 1MT ) / 5 MP = Média de provas e avaliações realizadas; MT = Média de trabalhos, projetos, seminários e de atividades de Laboratório. Para aprovação, MF = 5,0 Haverá período de recuperação (aplicação de uma prova final) EMENTA: (Tópicos que caracterizam as unidades do programa de ensino) Transferência de Calor e Massa por Convecção. Dedução das equações diferenciais da conservação da massa, da quantidade de movimento e da energia. Adimensionalização e 5
apresentação dos grupos adimensionais Nu, Re, Pr e Ec. Camada limite hidrodinâmica e térmica. Soluções de exemplos clássicos para escoamento laminar. Dedução das analogias para escoamento turbulento em tubos. Relações empíricas e práticas para a convecção forçada. Definição de diferença média logarítmica de temperatura. Condensação e ebulição. Experimentos em laboratório de transferência de calor e massa. APROVAÇÃO: CONSELHO DE DEPARTAMENTO Aprovado em reunião de 07/11/2013. CONSELHO DE CURSO CONGREGAÇÃO Prof. Dr. André Luiz Seixlack Chefe do Depto de Engenharia Mecânica 6