Transferência de Calor e Massa

Código:

EA0028

Sigla:

TCM

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Capacid. e atit. pessoais, interp. e profissionais
OFICIAL	Tecnologias Ambientais
OFICIAL	Ciências da Engenharia

Ocorrência: 2011/2012 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química e Biológica
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEA	69	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	3	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Pretende-se que o estudante desenvolva métodos de abordagem estruturada para a interpretação e quantificação de fenómenos de transferência de calor e de massa em sistemas biotecnológicos industriais, no ambiente e no corpo humano.
É conferida particular importância ao desenvolvimento de pensamento crítico na análise das questões que lhes são colocadas ao longo do semestre, nomeadamente na identificação dos mecanismos que, em cada situação específica, determinam as velocidades de transferência de calor e de transferência de massa. O recurso a literatura em língua inglesa é incentivado, bem como o trabalho em grupo, sendo este uma das componentes da avaliação.

Programa

1. Introdução: Transferência de calor versus Termodinâmica. Mecanismos de transferência de calor: condução, convecção e radiação.
2. Transferência de calor por condução em estado estacionário.
3. Transferência de calor em estado não-estacionário.
4. Transferência de calor por convecção: camada-limite térmica; correlações para cálculo dos coeficientes convectivos em fluidos Newtonianos e não-Newtonianos.
5. Permutadores de calor: princípios de funcionamento; tipos de permutadores; equações fundamentais.
6. Elementos de Transferência de Calor por Radiação: emissão, absorção e transmissão da radiação. Radiação solar e atmosférica - conceitos e cálculos.
7. Fundamentos de transferência de massa: Difusão molecular. Convecção e seus efeitos na difusão. Transferência de massa em estado não-estacionário.
8. Transferência de massa e reacção (casos simples). Transferência de massa em sistemas gás-líquido e sólido-fluido (casos simples)
9. Transferência simultânea de massa e de calor.
10. Casos ilustrativos (alguns dos exemplos tratados ao longo do semestre): transferência de calor em queimaduras na pele; transferência de calor em aterros sanitários; pasteurização do leite; perfis de temperatura na esterilização de alimentos sólidos; efeitos de convecção, radiação e transpiração na manutenção da temperatura do corpo; transferência de massa em reactores biológicos; sistema artificial de oxigenação de sangue; rim artificial/hemodiálise; libertação controlada de fármacos.

Bibliografia Obrigatória

Luís Melo; Apontamentos de Transferência de Calor, FEUP, 2010
Alexandra Pinto; Apontamentos de Transferência de Massa, 2008
Çengel, Yunus A.; Heat transfer. ISBN: 0-07-115150-8
Middleman, Stanley; An introduction to mass and heat transfer. ISBN: 0-471-11176-7

Bibliografia Complementar

John Lienhard IV, John Lienhard V; A Heat Transfer Textbook (Livro disponível no site http://web.mit.edu/lienhard/www/ahtt.html), Phlogiston Press, Cambridge, Massachussets, 2006

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A unidade curricular assenta em 2 aulas teórico-práticas semanais de 2 horas, nas quais serão expostos os conceitos teóricos e as suas aplicações, e será discutida a resolução de problemas ilustrativos.
Os estudantes terão acesso a folhas de problemas para treino, que deverão resolver ESSENCIALMENTE fora das aulas, procurando o apoio dos docentes sempre que considerem necessário. Alguns dos problemas dessa folha serão discutidos nas aulas.

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Obtenção de frequência

Frequência das aulas

Fórmula de cálculo da classificação final

A Classificação Final pode envolver "Avaliação Distribuída com Exame" ou APENAS Exame".

1) AVALIAÇÃO DISTRIBUÍDA (peso: 30%), que consiste na realização de 1 Problema de Transferência de Calor (peso 15%) e 2 Problemas de Transferência de Massa (cada um com peso 7,5%). Os problemas são resolvidos por grupos constituídos por 2 estudantes. A realização destes problemas NÃO, devendo o estudante optar, no início, por fazer apenas Exame OU Exame COM Avaliação Distibuída.

2) EXAME. O peso do Exame será 70%, se houver Avaliação Distribuída. No caso de o estudante optar por NÃO fazer a Avaliação Distribuída (Problemas de Avaliação), o Exame terá o peso de 100%. Entende-se por "EXAME" UM dos seguintes esquemas de avaliação: EXAME FINAL GLOBAL (ver 2a) OU o conjunto de DOIS TESTES PARCIAIS (ver 2b).

2a) EXAME FINAL GLOBAL, realizado na Época de Exames. Para os estudantes que realizarem o Exame Final Global, este consisitirá numa prova sobre toda a matéria (duração: 3 h).

2b) Conjunto de DOIS TESTES PARCIAIS, um das quais é um TESTE PARCIAL INTERCALAR sobre Transferência de Calor, realizado na semana seguinte à semana da FEUP e o outra é um TESTE PARCIAL sobre Transferência de Massa, realizado no dia do Exame Final (Época Normal de Exames) do 1º semestre.
Para os estudantes que tiverem realizado com sucesso o Teste Intercalar de Transferência de Calor e pretendam efectuar apenas a parte de Transferência de Massa no dia do Exame Final (Época Normal), a prova final terá a duração de 1,5 h.

O estudante poderá optar por um dos esquemas de Exame acima mencionados, 2a) OU 2b). O Teste Intercalar é facultativo e é parte integrante do Exame Final, se for essa a opção do estudante.

3) O Exame da Época de RECURSO é sempre um Exame Global, envolvendo Transferência de Calor e Transferência de Massa.

Os Exames (Globais ou Testes Parciais) contêm uma Parte SEM consulta e uma Parte COM consulta.

NOTA IMPORTANTE: Para aplicar a média ponderada acima referida (70% Exame + 30% Avaliação Distribuída), é necessário obter uma classificação MÍNIMA de 8 valores na componente "Exame" (com ou sem teste intercalar), devendo, no Exame Global, o estudante obter um MÍNIMO de 4 valores em cada uma das partes (Transf. Calor e Transf. Massa).

3) No caso de o estudante optar por não realizar os Problemas da Avaliação distribuída, a classificação final será apenas a da componente "Exame" (ponto 2), com peso de 100%.

Provas e trabalhos especiais

ver Cálculo da Classificação Final

Avaliação especial (TE, DA, ...)

n.a.

Melhoria de classificação

Realização de Exame.