Disciplina

Área

Área Científica de Ambiente e Energia > Ciências e Tecnologias do Ambiente

Activa nos planos curriculares

LEAmb 2021 > LEAmb 2021 > 1º Ciclo > Área Principal > Transferência de Energia e Massa

MEGE 2021 > MEGE 2021 > 2º Ciclo > Área Principal > Tronco Comum > Harmonização > Transferência de Energia e Massa

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MEAmbi 2008 > MEAmbi 2008 > 1º Ciclo > Ciências de Engenharia > Transferência de Energia e Massa

LEAmb 2006 > LEAmb 2006 > 1º Ciclo > Ciências de Engenharia > Transferência de Energia e Massa

Nível

A avaliação contínua da disciplina será constituída por dois trabalhos práticos, um sobre alhetas (15%) e outro sobre transferência de calor e de massa num rio (30%) realizados por grupos de até 3 alunos. Os trabalhos serão apresentados oralmente e as classificações serão individuais. Os alunos farão ainda uma apresentação (durante as aulas) de um trabalho de pesquisa cuja resolução seja baseada no trabalho computacional (5%). A componente de programação representa 25% da avaliação (50% dos trabalhos numéricos). O exame terá um peso de 50% na classificação final e uma nota mínima de 10 valores.

Tipo

Não Estruturante

Regime

Semestral

Carga Horária

1º Semestre

2.0 h/semana

1.5 h/semana

119.0 h/semestre

Objectivos

A Disciplina tem dois grandes objetivos: (1) introduzir os conceitos básicos de transferência de calor (condução/difusão, convecção/advecção e radiação) e da transferência de massa por advecção e difusão e iniciar o aluno na resolução numérica da equação de advecção-difusão e na sua utilização para estudar a transferência de massa e de energia. A disciplina pretende ainda contribuir para a consolidação de conhecimentos de matemática computacional e de programação adquiridos em disciplinas anteriores, apresentando estas ferramentas como as de maior potencial para a resolução de problemas em geometrias reais.

Programa

Conservação, Transmissão e Transformação de Energia. Balanço Energético do Sistema Terra e alterações climáticas. Transferência de calor por condução, convecção e radiação. Temperatura vs calor. Propriedades térmicas dos materiais. Aplicação da equação do calor. Condições iniciais e de fronteira. Regime estacionário e regime transiente. Convecção natural e convecção forçada na superfície do corpo. Camadas limite mecânica e térmica. Transferência de calor por radiação. Resistência térmica. Alhetas, solução analítica e numérica. A equação de advecção-difusão. Os casos do calor, massa e quantidade de movimento. Resolução numérica da equação. Difusão numérica e estabilidade. Séries de Taylor e erro de truncatura. Difusividade como uma consequência da hipótese de meio contínuo: difusividade molecular, turbulenta e de “sub-grid”. Aplicação da equação em sistemas unidimensionais. Substâncias conservativas, decaimento de 1ª ordem e sistemas de propriedades interdependentes.

Metodologia de avaliação

A avaliação contínua da disciplina será constituída por dois trabalhos práticos, um sobre alhetas (15%) e outro sobre transferência de calor e de massa num rio (30%) realizados por grupos de até 3 alunos. Os trabalhos serão apresentados oralmente e as classificações serão individuais. Os alunos farão ainda uma apresentação (durante as aulas) de um trabalho de pesquisa cuja resolução seja baseada no trabalho computacional (5%). A componente de programação representa 25% da avaliação (50% dos trabalhos numéricos). O exame terá um peso de 50% na classificação final e uma nota mínima de 10 valores.

Pré-requisitos

Os Estudantes deverão ter conhecimentos básicos de cálculo diferencial e integral, de matemática computacional e conhecimentos de programação. O conhecimento de processos de transporte (fluxos e taxas de acumulação/divergência de fluxos) é também conveniente.

Componente Laboratorial

A disciplina não tem componente laboratorial. A componente numérica permite aos alunos fazerem testes que lhes deverão dar sensibilidade para os processos envolvidos em TEM.

Princípios Éticos

Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.

Componente de Programação e Computação

A disciplina inclui uma componente de computação que corresponde a 25% do conteúdo (1.5 créditos). Nesta disciplina os alunos aprofundarão a componente de abstracção, desenho de algoritmos e visualização. É dado aos alunos a estrutura de um programa em VBA para resolver a equação de difusão lendo os dados a partir de uma folha de excel e fazendo os gráficos numa outra folha, incluídas no mesmo workbook. O programa contribui para a abstracção do problema, decomposição em funções e algoritmos, depuração e generalização. O VBA foi escolhido porque está associado ao Excel que faz parte do conjunto de tecnologias de Informação que todos os alunos devem conhecer e porque vem incluído na licença de MS-office que está acessível a todos os alunos do IST. Em alternativa, os alunos poderão fazer um programa noutra linguagem à sua escolha.

Componente de Competências Transversais

A disciplina é integradora de conhecimento no âmbito da Engenharia do Ambiente. Os alunos deverão integrar conhecimento de outras disciplinas, criando a percepção da importância do transporte de massa para a solução final de diversos problemas. Todos os grupos serão convidados a fazer uma pequena apresentação sobre um problema cuja resolução pode ser construída com base na ferramenta numérica desenvolvida no segundo trabalho. A componente de competências transversais nesta disciplina, para Engenharia do Ambiente é de 10%.

Bibliografia

Principal

Fundamentals of Heat and Mass Transfer - 7th edition

Incropera, F. P., D. P. DeWitt

2002


Secundária

Notas sobre a equação de Avecção difusão e a sua resolução numérica.

Ramiro Neves

2021/2022


PPT usados nas aulas.

Ramiro Neves

2021/2022