Este é um curso introdutório aos principais conceitos e métodos de análise da transferência de calor e massa. Seus objetivos são: (i) desenvolver de forma integrada os princípios e leis fundamentais da transferência de calor e massa e explorar suas implicações no mundo real; (ii) formular através desses princípios e leis modelos que permitam a investigação e análise de processos de transferência de calor e massa; (iii) desenvolver as habilidades de solução de problemas de transferência de calor e massa em engenharia com aplicações no mundo real.
Introdução. Modos de transmissão do calor. Temperatura e dispositivos para sua medida. Condução unidimensional e multidimensional em regime permanente. Condução em regime transiente. Princípios da convecção, incluindo noções de camada limite laminar e turbulenta. Convecção forçada externa e interna. Convecção natural. Analogias entre transferência de quantidade de movimento, calor e massa. Princípios de radiação. Fator de forma. Troca de radiação entre superfícies.
1. Introdução. 2. Modos de transmissão do calor: Condução, Convecção e Radiação. 3. Temperatura e dispositivos para sua medida. 4. Condução unidimensional e multidimensional em regime permanente: equação da difusão de calor, resistência térmica, aletas, resistência térmica de contato e coeficiente global de transferência de calor. 5. Condução em regime transiente: Métodos da capacitância global e sólido semi-infinito. 6. Princípios da convecção, incluindo noções de camada limite laminar e turbulenta: camadas limite de velocidade e térmica sobre placa plana para escoamento laminar, número de Prandtl, conceitos introdutórios de turbulência aplicado as camadas limites de velocidade e térmica, correlações para revisão do coeficiente de transferência de calor para placas planas. 7. Convecção forçada interna. Transferência de calor em escoamento laminar e turbulento no interior de dutos, transferência de calor em dutos não circulares. 8. Convecção natural. Transferência de calor para a convecção natural em placas planas verticais e outras geometrias, correlações para previsão da transferência de calor. 9. Analogias entre transferência de quantidade de movimento, calor e massa. 10. Princípios de radiação: radiação, irradiação e radiosidade, distribuição de Planck, Lei de Stephan-Boltzman, emissão em superfícies reais, emissividade, absortividade, transmissividade e refletividade, lei de Kirchhoff e a superfície cinza. 11. Fator de forma: Integral do fator de forma e relações do fator de forma 12. Troca de radiação entre superfícies: superfícies negras e cinzas.
(1) Incropera, F.P.; Dewitt, D.P.; Bergman, T.L.; Lavine, A.S. Fundamentos de Transferência de Calor e Massa. 7a Edição, Rio de Janeiro, LTC Editora 2014. (2) Lienhard IV, J.R; Lienhard V, J.R. A heat transfer textbook. 5th Edition, Cambridge, MA, Phlogiston Press 2019. Complementar: (3) Bejan, A. Convection Heat Transfer, 4th Edition, Hoboken, New Jersey, John Wiley & Sons, Inc. 2013.