Fenômenos de Transporte em Sistemas Térmicos

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Fenômenos de transporte
EME205
Aplicações em sistemas térmicos
Vladimir R. M. Cobas
vladimir@unifei.edu.br
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Bibliografia
• MORAN, Michael J; SHAPIRO, Howard N. 2000, “Princípios de
termodinâmica para Engenharia”. New York: John Wiley & Sons, Inc.
• Van Wylen, G. J., Soontag, R. E. e Borgnakke, C., 2003, “Fundamentos da
Termodinâmica”, 6a ed., Ed. Edgard Blücher, São Paulo, SP, Brasil.
• Incropera, F. P e DeWitt, P. D., 2003, “Fundamentos de Transferência de
Calor e Massa”, 5a ed., LTC - Livros Técnicos Científicos, Rio de Janeiro,
Brasil.
• Munson, Bruce R; Young, Donald F; Okiishi, Theodore H, 2002
“Fundamentals of Fluid Mechanics”. John Wiley & Sons, Inc.
• White, F. M., 2002, “Mecânica dos Fluidos”, 4a ed., McGraw-Hill
Interamericana do Brasil Ltda, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
• Schimidt, F. W., Henderson, R. E. e Wolgemuth, C. H., 1993, “Introdução
às Ciências Térmicas”, 2a ed., Ed. Edgard Blücher, São Paulo, SP, Brasil.
• Moran, M. J., Shapiro, H. N., Munson, B. R. e DeWitt, D. P., 2005,
“Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos”, LTC - Livros Técnicos
Científicos, Rio de Janeiro, Brasil.
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Avaliações
Data/Valor
Nota Teste Prova Totais
1a 29 de Març. /3,0pt 26 de Abr. /6,0pt 9,0
2a 29 de Mai./3,0pt 28 Jun. /6,0pt 9,0
Listas de exercícios Uma por capítulo/1,0pt 1,0
Nota Final testes + provas + Listas 10,0
Substitutiva 3 de Julho 10,0
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Fenômenos de transporte
• Processo de transporte se caracteriza pelo
consumo de energia e a tendência ao equilíbrio
• Agentes comuns a um processo de transporte:
– Força motriz: movimento em direção ao equilíbrio
provocado por uma diferença de potencial (P, e-, , T, h,
u, etc)
– Transporte: se transfere alguma quantidade física (E,
mov, massa)
– O meio: ambiente e geometria onde acontece o
transporte.
V

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Porque estudar os fenômenos de transporte?
• A maioria dos processos da atividade humana
são processos de transporte, conhece-lhos
melhor garante tomar decisões mais acertadas.
• Para o engenheiro não mecânico?
• Todos os processos industriais incluem
sistemas térmicos (transporte de energia,
insumos, produtos).
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A engenharia de sistemas térmicos:
• Relaciona a utilização da energia em todos os setores 
da vida em geral
• Engloba:
– armazenamento da energia (química, cinética, potencial, 
térmica, elétrica) 
– conversão da energia (química-térmica ou eletricidade, 
mecânica-elétrica, elétrica-térmica, mecânica/térmica-frio) 
– transferência da energia (calor, trabalho, massa) 
• Disciplinas, ou matérias
– Termodinâmica
– Mecânica dos fluidos 
– Transferência de calor
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Interação entre as disciplinas
Engenharia de Sistemas térmicos
Analise para:
projetos
Operação e manutenção
Marketing e vendas
Custos
 
Termodinâmica
Conservação da massa
Conservação da energia
Segunda lei da termodinâmica
Propriedades
Transferência de Calor
Condução
Convecção
Radiação
Múltiplos modos
Mecânica dos fluidos
Estática dos fluidos
Conservação da quantidade de movimento
Equação da energia mecânica
Similitude e modelagem
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Exemplos
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Exemplos
10
Exemplo:
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Exemplo
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Como analisar um sistema térmico
• Identificação do sistema
• Objetivos da analise
• Análise teórica
– Modelo
– Idealizações
– validação
• Síntese
– Construção
– Teste
– Avaliação
• Conservação massa e energia
• Conservação da quantidade de 
movimento
• Segunda lei da termodinâmica
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Discussão
• Ponha exemplos de sistemas térmicos: explique como é
transferida e armazenada a energia neste sistema
• Quais são os combustíveis mais usados hoje em dia, por que?
• Como pode-se reduzir o consumo de combustível num
automóvel?
• Pode ser mais barato e eficiente cozinhar ou aquecer água
com eletricidade do que queimando um combustível?
• Pode ser mais barato geral a própria eletricidade em casa com
painéis FV?
• Numa casa com sistema de aquecimento de água centralizado:
água para tomar banho e lavar. O que acontece se quando
estamos tomando banho ligamos a lavadora com água quente?
• Porque o sistema de esfriamento de um motor de automóvel
utiliza água enquanto o de uma moto-serra não?
• Qual é o melhor combustível que vc conhece? Por que?
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Alguns Princípios
• A energia do universo se conserva. Então 
porque há crise? 
• A entropia do universo sempre cresce. Quais 
são as conseqüências? 
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Transferência de Calor
• Ley de Fourier
• Esfriamento de Newton 
L
TT
kAQ 21
. 

  TThAQ ss
.
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Mecânica dos fluidos
• Tensão de cisalhamento
• Número de Reynolds
dy
du
 
v
VLVL



Re