Disciplina detalhes

Conhecimentos de Base Recomendados

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Objetivos

Nesta unidade curricular pretende-se fazer o aprofundamento e consolidação dos conhecimentos de transferência de massa, de calor e de momento adquiridos durante a licenciatura. Pretende-se que os estudantes compreendam as equações gerais da conservação, sabendo aplicar os diversos métodos para a simplicação dessas equações, adequando-as a diversos processos e condições existentes na indústria.
Os estudantes devem ainda saber resolver formas mais complexas dessas equações utilizando métodos numéricos de resolução. É ainda objetivo desta unidade curricular a introdução de conceitos de transferência simultânea de massa, momento e energia, permitindo aos estudantes entender e resolver problemas complexos.

Métodos de Ensino

Aulas teóricas intercalando períodos de exposição de conteúdos com exemplos de aplicação e proposta de pequenas tarefas para os estudantes executarem, para consolidação dos conhecimentos adquiridos.

Aulas práticas dedicadas à resolução de exercícios propostos previamente, individualmente ou em pequenos grupos.

Estágio(s)

Não

Programa

1. Conservação da massa: análise ao volume de controlo. Relação integral e respetivas formas específicas.

2. Integrais de superfície. Representação de uma superfície: Implícita, Explícita e através de um Vetor Paramétrico. Área da superfície.

3. Segunda lei de Newton do movimento: análise ao volume de controlo. Relação integral para o momento linear e para o momento do momento.

4. Conservação da energia: análise ao volume de controlo. Relação integral. Equação de Bernoulli.

5. Aplicação aos fenómenos de transferência dos operadores rotacional, divergência, gradiente e laplaciano. Equações de conservação diferenciais. Equações de Navier-Stokes e de Euler para o escoamento de fluidos. Métodos de resolução numérica das equações de conservação.

Demonstração de conteúdos

A unidade curricular inicia-se com a descrição macroscópica de um escoamento através da análise integral da conservação da massa, da quantidade de movimento e da energia, e o estudo dos integrais de superfície (capítulos 1 a 4). No capítulo 5 pretende-se lecionar os conceitos de fenómenos do transporte de massa, momento e energia partindo das equações diferenciais gerais da conservação (Navier-Stokes). Esta abordagem permite consciencializar os estudantes de que as distintas aplicações dos fenómenos de transporte resultam de um modelo abrangente concretizado para as condições específicas. Deste modo, os estudantes apreendem uma visão mais geral e abstrata deste tipo de matérias. Neste capítulo serão ainda lecionados métodos de resolução analíticos e numéricos das equações diferenciais de conservação com aplicabilidade concreta na indústria, permitindo apreender as equações aplicadas a processos concretos como resultantes de simplificações das equações gerais

Demonstração da metodologia

Esta unidade curricular tem por objetivo essencial permitir que os estudantes adquiram conhecimentos avançados de fenómenos de transferência, o que lhes permite ter uma visão mais abrangente dos diversos problemas industriais envolvendo estes conteúdos.
Os estudantes deverão ter formação básica ao nível dos fenómenos de transferência, normalmente adquiridos durante um curso de licenciatura, permitindo que estes conteúdos avançados possam ser apreendidos com rigor e de forma sólida e consistente. Consequentemente, é necessário que estes conteúdos sejam lecionados por exposição em aulas teóricas.
A consolidação dos conhecimentos tende a ser efetuada nas aulas práticas de resolução de exercícios, havendo lugar à resolução de inúmeros problemas pelo docente e individualmente pelos estudantes, sendo esta a razão para que um número significativo de aulas de natureza prática seja concretizado.
Considerando que uma parte significativa da bibliografia de referência se encontra publicada em inglês é essencial que durante a exposição da matéria os termos técnicos sejam lecionados também em inglês.

Docente(s) responsável(eis)

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Métodos de Avaliação

Bibliografia

R. Byron Bird, Warren E. Stewart, Edwin N. Lightfoot; Transport Phenomena, John Wiley & Sons, 2006. ISBN: ISBN-10: 0470115394
James Welty, Charles E. Wicks, Gregory L. Rorrer, Robert E. Wilson; Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, 2007. ISBN: ISBN-13: 978-0470128688
Alda Simões, Maria Tereza Reis; Introdução à Dinâmica dos Fluidos para Engenharia Química, Coleção Ensino da Ciência e da Tecnologia, IST Press, 2020. ISBN: 978-989-8481-75-7