Transferência de Calor e Massa

Conhecimentos sólidos de Matemática e Termodinâmica

Aulas teóricas de exposição dos conteúdos recorrendo, sempre que possível, à apresentação de exemplos num contexto das várias vertentes da Bioengenharia e aulas teórico-práticas onde são resolvidos problemas de aplicação. Nas aulas teórico-práticas, após uma discussão genérica sobre os problemas, os alunos são incentivados a prosseguir com as suas resoluções, sendo no final feita uma discussão dos resultados obtidos. Antecipadamente são disponibilizadas as folhas com os problemas propostos a resolver nas aulas teórico práticas.

Pretende-se dotar os alunos com os conhecimentos fundamentais de transferência de calor e massa e aplicá-los a sistemas biológicos naturais ou manipulados. Os objetivos a atingir pelos alunos que frequentam esta unidade curricular passam pela: i) compreensão física e matemática dos mecanismos de transferência de calor e de massa; ii) estabelecimento de balanços macroscópicos e microscópicos de energia e massa, para diversas geometrias, em regime permanente; iii) aplicação dos conceitos adquiridos a alguns equipamentos simples, como por exemplo permutadores de calor; iv) resolver problemas unidimensionais de difusão de um componente em condições de estado estacionário usando a primeira lei de Fick; v) aquisição de conhecimentos sólidos sobre transporte de um componente entre fases em contacto, resistência pelicular à transferência de massa e resistência global; vi) desenvolvimento da capacidade de resolver problemas que envolvam o transporte de calor e massa.

I. Transferência de calor

– Introdução: Mecanismos e regimes de transferência de calor

– Condução em regime permanente: Condução em placas planas; Associação de resistências térmicas; Condução radial num cilindro e numa esfera; Espessura crítica de um isolamento

– Permutadores de calor: Análise dos permutadores: Método da média logarítmica da diferença de temperaturas; Método da eficiência-NTU

– Correlações para determinar os coeficientes de transferência de calor: Convecção forçada (Correlações para escoamentos externos e internos); Convecção natural (Correlações para convecção sobre e dentro de superfícies fechadas)

II. Transferência de massa

– Introdução: Os mecanismos de transferência de massa

– Difusão em regime permanente: Difusão através de uma placa plana, casca cilíndrica e casca esférica

– Transferência de massa entre fases: Os coeficientes peliculares; Condições na interface e o coeficiente global; Resistências na transferência interfacial

• - exame - 100.0%

NAO

Incropera, F.P., DeWitt, D.P., Bergman T.L. & Lavine, A.S. (2011). Fundamentals of Heat and Mass Transfer (7th ed.). John Wiley & Sons. (Existe na Biblioteca um exemplar de uma edição anterior)

Truskey, G.A., Yuan, F. & Katz, D.F. (2009). Transport Phenomena in Biological Systems (2nd ed.). Prentice Hall. (Existe na Biblioteca um exemplar de uma edição anterior)

Holman, J.P. (2016). Heat Transfer (10th ed.). McGraw-Hill. (Existe na Biblioteca um exemplar de uma edição anterior)

Welty, J.R., Wicks, C.E., Wilson R.E. & Rorrer, G.L. (2008). Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer (5th ed.). John Wiley & Sons. (Existe na Biblioteca um exemplar de uma edição anterior)

Çengel, Y.A. (2003). Heat Transfer – A Practical Approach (2nd ed.). McGraw-Hill. (Existe na Biblioteca um exemplar)