TA 733 A – Operações Unitárias II

Transferência de Calor

Prof. Vivaldo Silveira Júnior

Prof. Eduardo Augusto Caldas Batista

PED: Daniel de Souza Kimiya

CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO

Aprovação sem exame: média ponderada, Mp, das provas, P1, P2, e P3 com peso 2,7 e média dos trabalhos extra-classe, T com peso 1,9

 Mp = { 2,7x(P1 + P2 + P3) + 1,9xT } / 10 5,0

  Aprovação com exame: NF = (Mp + NE)/2 5,0 NF = nota finalNE = nota do exame final 

DATAS DE AVALIAÇÃO

1A Prova Escrita(P1) 18 / 042A Prova Escrita(P2) 16 / 053A Prova Escrita(P3) 30 / 06

 EXERCÍCIOS: DURANTE 

 EXAMES 11 / 07

Ementa

1. Fundamentos e Propriedades da Transferência de Calor

2. Condução de Calor em Regime Permanente 3. Condução em Regime Transiente 4. Transferência de Calor em Fluidos 5. Transferência de Calor em feixe de tubos 6. Trocadores de Calor 7. Transferência de Calor na Ebulição e Condensação 8. Evaporadores

Bibliografia

Incropera, F.P., Dewitt, D.P., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Wiley Text Books, 2001.

Frank Kreith. Transferência de calor Geankoplis, C.J., Transport Process and Unit

Operation, Prentice Hall, 1993 ou 2003. Apostila. Disciplina TA-733

Transferência de Calor

TRANSFERÊNCIA DE CALOR (ou calor) é energia térmica em trânsito, devido a diferença de T.

Estuda Temperatura e Fluxo de calor Temperatura: Indicador da quantidade de energia

térmica disponível (molecular = translação, rotação, vibração);

Fluxo de Calor: Movimento de energia térmica de um local para outro, por unidade de área (m2);

Importância de Transferência de Calor na Industria de Alimentos

MAIORIA DOS PROCESSOS INDUSTRIAIS:AQUECIMENTO / RESFRIAMENTO DE PRODUTOS:•Congelamento de produtos – Tempo de congelamento

TROCAS TÉRMICAS: EM REGIME PERMANENTE:•Câmara, isolamento de tubos,

TROCADORES DE CALOR:•Tubulares ; Placas

DESTILAÇÃO, CONDENSAÇÃO

Importância de Transferência de Calor na Industria de Alimentos

Importância de Transferência de Calor na Industria de Alimentos

Importância de Transferência de Calor na Industria de Alimentos

Importância de Transferência de Calor na Industria de Alimentos

Importância de Transferência de Calor na Industria de Alimentos

FENÔMENOS DE TRANSFERÊNCIAS

T.C.: Q = (K/x) . T

Q = (h.A) . T

Taxa da Grandeza

Potencial

Constante de Proporcionalidade ou Resistência

= .

Modos de Transferência de Calor

Condução

Convecção

Radiação

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

Convecção de Calor

Transferência de calor em um meio devido ao movimento líquido do material no meio (entre superfície e fluido)

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

Radiação de Calor

Causada pela emissão espontânea de ondas eletromagnéticas de todos os materiais (entre 2 superfícies);

Não necessita de um meio para propagar ;

Lei de Fourier (1768-1830)Lei de Fourier (1768-1830)

Sólido Inicialmente à temperatura T0

Temperatura da Parte Inferior aumenta para T1

Y

T0

t < 0

Y t = 0 T1

Y t 0

Y t >> 0

T1

T(y,t)

T(y)

Y

T0

t < 0 Y

T0

t < 0

Y t = 0 Y t = 0 T1

Y t 0

Y t >> 0

T1

T(y,t)

T(y)

Condução – Lei de Fourier

Y

Tk

A

Q

Y

T

A

Q

dy

dTk q y

Tk q

Condução – Lei de Fourier

dx

dTkqx

:

mK

Km

W

m

W

.2

Fluxo de calor

Propriedade do material para facilitação do transferência

Gradiente =

Potencial

Transferência da Maior temperatura para

menor

Condução

T1

T2

25,4 mm

K = 0,0433 W/m.K

q = ?

x

dx

dTkqx

x1 x2

L

TTkqx

12

Condução de Calor

Estimativa de Condutividade Térmica Para Alimentos

k = 0.25 mC + 0.155 mP + 0.16 mF + 0.135 mA + 0.58 mM

Onde: k – condutividade térmica (W/m °C)m - fração mássica

C – carbohidratosP - proteina

F - gordura A – cinzas M - humidade

http://rpaulsingh.com/teaching/LecturesIFE/Modes/modes.htm

Isolamento de uma câmara refrigerada

Variação de Condutividade Térmica com Temperatura

Condutividade térmica dependente da temperatura

T2 T1

x

K = a+bT

?A

Q