aula 10 e 11 transferencias de calor

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Fenômenos de Transporte Transferência de Calor
Professor Flavio Amado
Aulas 10 e 11
Pré-requisitos
Equações diferenciais
Sistemas de unidades
Termodinâmica
Mecânica de fluidos
Bibliografia Básica
BIRD, R. B.; STEWART, W. E. e LIGHTFOOT, E. N. Fenômenos de Transporte. Editora LTC, 2004.
INCROPERA, F. P. DEWITT, D. P.; BERGAN, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentos da Transferência de Calor e Massa. 6ª Ed., Editora LTC, 2008. 
BENNETT, C. O. e MYERS, J. E. Fenômenos de transporte: quantidade de movimento, calor e massa. McGraw-Hill, 1978.
Bibliografia Complementar
BRAGA FILHO, W. Fenômenos de Transporte para Engenharia. Editora LTC, 2006.
GEANKOPLIS, C. J. Transport Processes and Unit Operations, 3rd ed., Prentice-Hall International, Inc., 1993.
MUNSON, B. R., YOUNG, D. F. e OKIISHI, H. Fundamentos da mecânica dos fluidos.Edgard Blücher, 1994
GILES, R. V., EVETT, J. B. e LIU, C. Mecânica dos fluidos e hidráulica. McGraw-Hill, 1997.
CUSSLER, E. L. Diffusion: Mass transfer in Fluid Systems, Cambridge Univ. Press, 1997.
Bibliografia Aconselhada
Bejan, A., “Heat Transfer”, John Wiley &Sons Inc. em sua última edição.
Avaliação
O processo de avaliação oficial será composto de três etapas, Avaliação 1 (AV1), Avaliação 2 (AV2) e Avaliação 3 (AV3). incluindo o das atividades estruturadas.
A AV1 contemplará o conteúdo da disciplina até a sua realização.
As AV2 e AV3 abrangerão todo o conteúdo da disciplina, incluindo o das atividades estruturadas.
Para aprovação na disciplina o aluno deverá:
Atingir resultado igual ou superior a 6,0, calculado a partir da média aritmética entre os graus das avaliações, sendo consideradas apenas as duas maiores notas obtidas dentre as três etapas de avaliação (AV1, AV2 e AV3). A média aritmética obtida será o grau final do aluno na disciplina; 
Obter grau igual ou superior a 4,0 em, pelo menos, duas das três avaliações; 
Frequentar, no mínimo, 75% das aulas ministradas.
Mecanismos ou Modos
Condução
Convecção
Radiação
Transferência de calor é a interação energética entre um sistema e sua vizinhança que pode ocorrer por um dos três modos ou mecanismos acima.
Objetivos da Transferência de Calor (problemas de engenharia)
Isolamento térmico (impedir que o calor entre ou saia);
Intensificação de transferência de calor (promover a transferência de calor);
Controle de temperatura (manter o ambiente a uma temperatura desejada).
Conceitos Fundamentais
Temperatura – escalas de temperatura: K, oC, oF, oR (há relações entre as escalas) 
Lei zero da termodinâmica: Se TA=TB e TA=TC, então TB=TC
Primeira lei da termodinâmica: δQ- δW= ΔE
Calores específicos, Cp e Cv
Lei de Fourier ou 
Condutividade Térmica k
k é propriedade do material
k = k (Estado termodinâmico, orientação em relação ao fluxo de calor, posição onde é medido)
k=k(T, P, x, y, z)
Varia com a homogeneidade e anisotropia
Função Transferência de Calor
Considerando um sistema ou volume de controle A, sua vizinhança B e um fluxo de calor na fronteira, a função (TA, TB, velocidade e turbulência de fluxo, geometria e tamanho do corpo, propriedades termodinâmicas...)
Para cada modo a função assume formas diferentes.
Em qualquer modo, se TA = TB, 
Condução
Equação da condução de calor na forma unidimensional em coordenadas cartesianas
Parcelas:
Condução longitudinal
Geração interna de calor
Inércia Térmica
Mais amplamente, a equação deve ser escrita em função de x, y, e z, e convenientemente, em coordenadas cilíndricas e esféricas
Exercícios
Estabelecer as relações entre as escalas de temperatura.
Prove que
Prove que
Prove que 
Exercícios
Uma parede fina, plana, separa dois ambientes. As temperaturas na superfície de um lado e de outro da estrutura são 23 oC e 40 oC. O material que compõe a parede pode ser considerado homogêneo e isotrópico, com condutividade térmica igual a 10 W/mK. A espessura da parede é de 15 cm. Desprezando qualquer geração de calor dentro do ambiente frio, Qual deve ser o fluxo de calor por unidade de área, que um aparelho de climatização deve ser capaz de tratar, de tal forma que a temperatura interna permaneça invariável?
Considerando os dados do problema anterior, imagine que os ambientes separados são o interior e o exterior de um cilindro de 7 m de raio. Qual o fluxo de calor por unidade de comprimento do cilindro deve ser  tratado pelo equipamento de climatização?
Considerando que todos os dados se aplicam a uma esfera de conservação de GLP de raio 15 m, qual seria a resposta?