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TP 322 A – Fenômenos de Transporte I Transferência de Calor Prof. Paulo Rosa Sala 14 - DEA.

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1 TP 322 A – Fenômenos de Transporte I Transferência de Calor Prof. Paulo Rosa Sala 14 - DEA

2 TP322A – Fenômenos de Transporte Transferência de Calor Ementa 1. Condutividade térmica e mecanismos de transporte de energia 2. Distribuição de temperatura em sólidos e em fluxo laminar 3. Equação da energia 4. Distribuição de temperatura com mais de uma variável independente 5. Transferência de calor em interfaces de sistemas não-isotérmicos 6. Transferência de calor por radiação

3 Bibliografia Bird, R.B., Stewart, W.E., Lightfoot, E.N., Transport Phenomena, John Wiley & Sons, Inc., 1960 ou Lienhard IV, J.H., Lienhard V, J.H., A Heat Transfer Textbook, 3 rd Edition, Phlogiston Press, Geankoplis, C.J., Transport Process and Unit Operation, Prentice Hall, 1993 ou Incropera, F.P., Dewitt, D.P., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Wiley Text Books, 2001.

4 Avaliação Prova 1 (30%) Prova 2 (70%)

5 Transferência de Calor Estuda Temperatura e Fluxo de calor Temperatura: Quantidade de energia térmica disponível Fluxo de Calor: Movimento de energia térmica de um local para outro Transferência de energia cinética de um meio ou objeto para outro

6 Importância de Transferência de Calor na Industria de Alimentos

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10 Modos de Transferência de Calor Condução Convecção Radiação

11 Condução de Calor Transferência de energia através de um meio de partículas mais energéticas para partículas menos energéticas Maior temperatura significa maior energia. Assim, energia é transferida das regiões de maiores temperaturas para as de menores temperaturas Energia pode ser translacional, rotacional ou vibracional

12 Condução de Calor Em sólidos, a energia é transferida principalmente por vibração das moléculas. No caso de metais, os elétrons livre podem transladar livremente Em líquidos, o espaço intermolecular é maior e a transferência de energia é menos efetiva Gases têm espaço intermolecular maior ainda e possuem as menores condutividades térmicas

13 Convecção de Calor Transferência de calor em um meio devido ao movimento líquido do material no meio A convecção pode ser classificada como forçada se o movimento é causado por um agente externo (ventilador, bomba, compressor, etc) ou livre se o movimento ocorrer devido a diferença de densidade no meio

14 Radiação de Calor Causada pela emissão espontânea de ondas eletromagnéticas de todos os materiais Não necessita de um meio para propagar

15 Lei de Newton ( ) Fluido Inicialmente em Repouso Placa Inferior é Colocada em Movimento Y t < 0 Yt = 0 Y t 0 Y t >> 0 T 1 Y t < 0 Y Yt = 0Y Y t 0 Y t >> 0 T 1 v x (y,t) v v x (y) v Perfil Não-Estacionário de Velocidade Perfil Estacionário de Velocidade

16 Lei de Newton ( )

17 Lei de Fourier ( ) Sólido Inicialmente à temperatura T 0 Temperatura da Parte Inferior aumenta para T 1

18 Condução – Lei de Fourier

19 Condução de Calor

20 Estimativa de Condutividade Térmica Para Alimentos k = 0.25 m C m P m F m A m M Onde: k – condutividade térmica (W/m °C) m - fração mássica C – carbohidratos P - proteina F - gordura A – cinzas M - humidade

21 Isolamento de uma câmara refrigerada 276,5 K299,9 K 25,4 mm K = 0,0433 W/m.K q = ?

22 Variação de Condutividade Térmica com Temperatura

23 Condutividade térmica dependente da temperatura T2T2 T1T1 x K = a+bT

24 Lei de Resfriamento de Newton TaTa T1T1 T2T2 TbTb h = coeficiente de transferência de calor

25 Múltiplos Materiais Temperatura, T Distância, x H w TaTa T0T0 T1T1 T2T2 T3T3 TbTb x0x0 x1x1 x2x2 x3x3 k 01 k 12 k 23

26 Resistência por contato

27 Valores de resistência por contato

28 Exemplo Calor é transferido através de duas placas de aço inox (k= 18 W/m K) pressionadas. Qual deve ser a espessura das placas para que a resistência por contato seja igual à resistência por condução? hc = w/m 2 K

29 Condução através de um cilindro oco dr r2r2 r r1r1 q L T1 T2

30 Resumo Modos de Transferência de Calor Condução em Estado estacionário e sem geração de calor Placa Placa composta Resistência por contato Cilindro Oco


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