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Aprovado por: Coordenação de Curso Vigora a partir de: 05/12/2014

FORMULÁRIO UNIFICADO / DIRETORIA DE GRADUAÇÃO E EDUCAÇÃO PROFISSIONAL

Ministério da Educação

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Câmpus Guarapuava

PLANO DE ENSINO

CURSO ENGENHARIA MECÂNICA MATRIZ 4

FUNDAMENTAÇÃO LEGAL Resolução n° 133/10-COEPP de 08 de outubro de 2010.

DISCIPLINA/UNIDADE CURRICULAR CÓDIGO PERÍODO CARGA HORÁRIA (aulas)

TRANSFERÊNCIA DE CALOR 1 EM46E 6º AT AP APS AD APCC Total 34 17 03 --- --- 54

AT: Atividades Teóricas, AP: Atividades Práticas, APS: Atividades Práticas Supervisionadas, AD: Atividades a Distância, APCC: Atividades Práticas como Componente Curricular.

PRÉ-REQUISITO EM44E (Cálculo Diferencial e Integral 4 A)

EQUIVALÊNCIA -----------------------------

OBJETIVOS Apresentar um tratamento rigoroso e abrangente da transferência de calor, cobrindo seus princípios básicos, dentro de uma perspectiva de engenharia, com ricos exemplos do mundo real, enfatizando os argumentos físicos, desenvolvendo um entendimento intuitivo, preparando os estudantes para efetivamente utilizá-la na prática, além de fornecer os requisitos para estudos subsequentes da área.

EMENTA Introdução aos fenômenos de transferência de calor. Condução em regime permanente. Condução em regime transitório. Radiação térmica.

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

ITEM EMENTA CONTEÚDO

1 Introdução aos fenômenos de transferência de calor.

CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO; 1.1 O quê e Como? 1.2 Origens Físicas e Equações de Taxa; 1.2.1 Condução; 1.2.2 Convecção; 1.2.3 Radiação; 1.2.4 O Conceito de Resistência Térmica; 1.3 Relacionamento com a Termodinâmica; 1.3.1 Relacionamento com a Primeira Lei da Termodinâmica (Conservação da Energia); 1.3.2 Relacionamento com a Segunda Lei da Termodinâmica e a Eficiência de Máquinas Térmicas; 1.4 Unidades e Dimensões; 1.5 Análise de Problemas de Transferência de Calor: Metodologia; 1.6 Relevância da Transferência de Calor; CAPÍTULO 2 INTRODUÇÃO À CONDUÇÃO; 2.1 A Equação da Taxa de Condução; 2.2 As Propriedades Térmicas da Matéria; 2.2.1 Condutividade Térmica; 2.2.2 Outras Propriedades Relevantes; 2.3 A Equação de Difusão de Calor; 2.4 Condições de Contorno e Iniciais;

2 Condução em regime permanente.

CAPÍTULO 3 CONDUÇÃO UNIDIMENSIONAL, ESTACIONÁRIA; 3.1 A Parede Plana; 3.1.1 Distribuição de Temperatura; 3.1.2 Resistência Térmica; 3.1.3 A Parede Composta; 3.1.4 Resistência de Contato; 3.1.5 Meios Porosos; 3.2 Uma Análise Alternativa da Condução; 3.3 Sistemas Radiais; 3.3.1 O Cilindro; 3.3.2 A Esfera; 3.4 Resumo de Resultados de Condução Unidimensional; 3.5 Condução com Geração de Energia Térmica; 3.5.1 A Parede Plana; 3.5.2 O Sistema Radial; 3.5.3 Soluções Tabeladas; 3.5.4 Aplicação de Conceitos de Resistência; 3.6 Transferência de Calor de Superfícies Estendidas; 3.6.1 Uma Análise Geral da Condução; 3.6.2 Aletas com Área de Seção Transversal Uniforme; 3.6.3 Desempenho de Aletas; 3.6.4 Aletas com Área de Seção Transversal Não Uniforme; 3.6.5 Eficiência Global de Superfícies; 3.7 A Equação do Biocalor; 3.8 Geração de Potência Termoelétrica; 3.9 Condução em Micro e Nanoescala; 3.9.1 Condução Através de Camadas Delgadas de Gás; 3.9.2 Condução Através de Películas Delgadas Sólidas; CAPÍTULO 4 CONDUÇÃO BIDIMENSIONAL, ESTACIONÁRIA; 4.1 Abordagens Alternativas; 4.2 O Método da Separação de Variáveis; 4.3 O Fator de Forma da Condução e a Taxa de Calor por Condução Adimensional; 4.4 Equações de Diferenças Finitas; 4.4.1 A Rede Nodal; 4.4.2 Forma em Diferenças Finitas da Equação de Calor; 4.4.3 O Método do Balanço de Energia; 4.5 Resolvendo as Equações de Diferenças Finitas; 4.5.1 Formulação como uma Equação Matricial 4.5.2 Verificando a Exatidão da Solução;

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3 Condução em regime transitório.

CAPÍTULO 5 CONDUÇÃO TRANSIENTE; 5.1 O Método da Capacitância Concentrada; 5.2 Validade do Método da Capacitância Concentrada; Análise Geral da Capacitância Concentrada; 5.3.1 Radiação Somente; 5.3.2 Radiação Negligenciável; 5.3.3 Convecção Somente com Coeficiente de Convecção Variável; 5.3.4 Considerações Adicionais; 5.4 Efeitos Espaciais; 5.5 A Parede Plana com Convecção; 5.5.1 Solução Exata; 5.5.2 Solução Aproximada; 5.5.3 Transferência de Energia Total; 5.5.4 Considerações Adicionais; 5.6 Sistemas Radiais com Convecção; 5.6.1 Soluções Exatas; 5.6.2 Soluções Aproximadas; 5.6.3 Transferência Total de Energia; 5.6.4 Considerações Adicionais; 5.7 O Sólido Semi-Infinito; 5.8 Objetos com Temperaturas Superficiais Constantes ou Fluxos de Calor Superficiais; 5.8.1 Condições de Contorno de Temperatura Constante; 5.8.2 Condições de Contorno de Fluxo de Calor Constante; 5.8.3 Soluções Aproximadas; 5.9 Aquecimento Periódico; 5.10 Métodos de Diferenças Finitas; 5.10.1 Discretização da Equação de Calor: O Método Explicito; 5.10.2 Discretização da Equação de Calor: O Método Implícito;

4 Radiação térmica.

CAPÍTULO 12 RADIAÇÃO: PROCESSOS E PROPRIEDADES; 12.1 Conceitos Fundamentais; 12.2 Fluxos de Calor por Radiação; 12.3 Intensidade de Radiação; 12.3.1 Definições Matemáticas; 12.3.2 Intensidade de Radiação e Sua Relação com a Emissão; 12.3.3 Relação com a Irradiação; 12.3.4 Relação com a Radiosidade para uma Superfície Opaca; 12.3.5 Relação com o Fluxo Radiante Líquido para uma Superfície Opaca; 12.4 Radiação de Corpo Negro; 12.4.1 A Distribuição de Planck; 12.4.2 A Lei de Deslocamento de Wien; 12.4.3 A Lei de Stefan-Boltzmann; 12.4.4 Emissão de Banda; 12.5 Emissão de Superfícies Reais; 12.6 Absorção, Reflexão, e Transmissão por Superfícies Reais; 12.6.1 Absortividade; 12.6.2 Refletividade; 12.6.3 Transmissividade; 12.6.4 Considerações Especiais; 12.7 Lei de Kirchhoff; 12.8 A Superfície Cinzenta; 12.9 Radiação Ambiental; 12.9.1 Radiação Solar; 12.9.2 O Balanço de Radiação Atmosférica; 12.9.3 Irradiação Solar Terrestre.

REFERÊNCIAS:

Bibliografia Básica:

1 INCROPERA, Frank P. Fundamentos de transferência de calor e de massa. 6. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2008. xix, 643 p. + CD-ROM ISBN 8521613784.

2 KREITH, Frank; BOHN, Mark. Princípios da transmissão de calor. São Paulo: CENGAGE Learning, 2011. 623 p. ISBN 9788522102846.

3 ÇENGEL, Yunus A.; GHAJAR, Afshin J. Transferência de calor e massa: uma abordagem prática. 4. ed. São Paulo: McGraw-Hill, Bookman, AMGH, 2012. 902 p. + CD-ROM ISBN 9788580551273.

Bibliografia Complementar:

1 INCROPERA, Frank P.; DEWITT, David P. Introduction to heat transfer. 2nd ed. New York: J. Wiley, c1990. xvi, 824 p. ISBN 0-471-51728-3.

2 BEJAN, Adrian. Transferência de calor. São Paulo, SP: E. Blücher, 1996. 540 p. ISBN 8521200269. 3 BRAGA FILHO, Washington. Transmissão de calor. São Paulo: Pioneira, 2004. 614 p. ISBN 8522103747. 4 ÖZISIK, M. N. Transferência de calor: um texto básico. Rio de Janeiro: Guanabara, 1990. 5 HOLMAN, J. P. Transferência de calor. São Paulo: McGraw-Hill, 1983.

ORIENTAÇÕES GERAIS É aprovado por média o aluno que tiver frequência igual ou superior a 75% e Nota Final igual ou superior a 6,0 (seis), considerando todas as avaliações previstas no Plano de Ensino.

Assinatura do Professor Assinatura do Coordenador do Curso