Curso Online de CAMADA LIMITE LAMINAR DE CONCENTRAÇÃO E DE TEMPERATURA-PRINCÍPIOS DE TRANSMISSÃO DE CALOR E MASSA
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Curso Online de CAMADA LIMITE LAMINAR DE CONCENTRAÇÃO E DE TEMPERATURA-PRINCÍPIOS DE TRANSMISSÃO DE CALOR E MASSA

Convecção Transferência de calor devido ao movimento de um fluido causado pela diferença de pressão e/ou densidade entre as zonas quente...

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Convecção
Transferência de calor devido ao movimento de um fluido causado pela diferença de pressão e/ou densidade entre as zonas quente e frias (Transferência de energia em líquidos e gases).

Johnson Pontes de Moura Bolsista de Doutorado possui graduação em ENGENHARIA QUÍMICA pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (2000) e mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (Outubro de 2007). , atuando principalmente nos seguintes temas: Modelagem de transmissão de calor em alimentos submetidos a protótipos de energia alternativa(fogões solares); Estudo comparativo entre as formas de energias convencionais e não convencionais; Secadores solares. Cursei algumas disciplinas de Doutorado em Engenharia Química pela Universidade Federal de Campina Grande e também de pós-graduação no Curso de Licenciamento Ambiental on shore(PROMINP-PETROBRÁS). Lecionei na função de Professor Adjunto dos Departamentos de Engenharias Química e Mecânica da Faculdade de Aracruz e nesta instituição, participei da elaboração do projeto do curso de Pós-graduação Lato sensu em Gestão Ambiental(2008-2009). Também lecionei em Cursos de Pós-Graduação disciplinas na Área de Gestão da Produção em Petróleo e Gás (FACULDADE UNISAM-ES), Módulo de Geologia e Geofísica do Petróleo(FACULDADE UNISAM-ES) e de Didática do Ensino Superior (Curso de Pós-Graduação em Direito Processual Civil-FACULDADE DO VALE DO CRICARÉ-UNIVC-ES) e Módulo Metodologia do Trabalho Científico para os cursos de Pós em MBA em Gestão Empresarial Contemporânea e Gestão Ambiental(FACULDADE DO VALE DO CRICARÉ). Atuei como professor Substituto da Universidade Federal do Espírito Santo, lecionando as disciplinas de Química Instrumental e Química Geral para os cursos de Agronomia e Farmácia no CEUNES, em São Mateus/ES. (Texto informado pelo autor) Última atualização do currículo em 31/03/2010 Endereço para acessar este CV: http://lattes.cnpq.br/1187343050007168


"Á nível de visão geral o curso é bom, no entanto é preciso desenvolver melhor a parte matemática deste curso, bem como discorrer de forma clara a aplicação prática em escoamentos internos e externos, dutos lisos e dutos rugosos. Saudações."

- Roberto Godoy Fernandes

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  • professor
    johnson pontes de moura

    camada limite laminar de temperatura e concentração

  • convecção
    transferência de calor devido ao movimento de um fluido causado pela diferença de pressão e/ou densidade entre as zonas quente e frias (transferência de energia em líquidos e gases)

    a difusão (movimento aleatório das moléculas do fluido) contribui para este tipo de transferência. mas, a contribuição dominante é provocada pelo movimento geral, de massa, das partículas do fluido.

    rose

    convecção e difusão

  • transferência convectiva de calor.
    um fluido com velocidade = v e temperatura = t escoa em uma superfície arbitrária de área = a.
    a superfície, por hipótese, está na temperatura ts e, se, ts ≠ t∞, ocorrerá transferência convectiva de calor.
    fluxo de calor local q” = h (ts - t∞) (1)
    onde h = coeficiente local de convecção.

    o problema da transferência convectiva

    como as condições de escoamento variam ponto-a-ponto sobre a superfície, q” e h variarão ao longo da superfície.

    figura 1 – efeitos local e total da transferência convectiva de calor em uma superfície de forma arbitrária.

    rose

  • a taxa total de transferência de calor (q) pode ser obtida pela integração dos fluxos locais sobre toda a superfície.

    ou seja (2)

    ou pela equação (1): (3)

    fazendo o coeficiente médio de convecção =

    (4)

    igualando-se as equações (3) e (4) (5)

    rose

  • a equação (5) relaciona os coeficientes médio e local de convecção

    no caso especial do escoamento sobre uma placa plana, h varia com a distância x da borda frontal e a equação (5) se reduz a

    (6)

    figura 2 - efeitos local e total da transferência convectiva de calor em uma superfície de forma plana.

    rose

  • figura 3 – desenvolvimento da camada limite na transferência convectiva de calor.

    rose

  • caso a espécie a seja um vapor que se transfere para uma corrente de gás devido a evaporação ou sublimação de uma superfície líquida ou sólida, pode-se determinar a taxa desta transferência. de maneira análoga a transferência de calor:

    1.2 transferência convectiva de massa

    se um fluido com uma concentração molar de uma espécie escoa sobre uma superfície na qual a concentração da espécie a se mantém com um valor uniforme , ocorrerá transferência convectiva da espécie.

    figura 4 – efeitos local e total da transferência convectiva de massa em uma superfície de forma arbitrária.

    rose

  • (7)

    onde: na”= fluxo molar da espécie a (kmol/s.m2);
    hm = coeficiente de transferência convectiva de massa (m/s);
    ca,s e ca,∞= concentrações molares (kmol/m3)

    definindo-se coeficiente médio de transferência convectiva de massa (m/s) e na= taxa total da transferência molar de massa para uma superfície (kmol/m3). (8)

    os coeficientes médio e local de transferência convectiva de massa estão relacionados pela equação da forma:

    (9)

    rose

  • numa chapa plana segue-se que:

    (10)

    figura 5 - efeitos local e total da transferência convectiva de massa em uma superfície de forma plana.

    rose

  • a transferência de uma espécie química também pode exprimir-se como um fluxo de massa n”a (kg/s.m2) ou como taxa de transferência de massa na (kg/s) pela simples multiplicação dos dois membros das equações (7) e (8) pela massa molecular ma (kg/mol) da espécie a.
    assim:
    ma.n”a=hm (ca,s-ca,∞). ma

    n”a= hm(ρa,s – ρa,∞) (11)
    onde:
    ρa= densidade mássica (massa específica da espécie a)
    e

    (12)

    rose

  • para se calcular a transferência convectiva de massa é necessário determinar valores de ca,s ou de ρa,s . essa determinação se faz com facilidade, observando-se que na interface do gás com a fase sólida ou líquida existe o equilíbrio termodinâmico.
    → impõe temperatura do vapor na interface = ts (temperatura da interface);
    → uma 2ª conseqüência é a do vapor estar saturado e, neste caso, as tabelas termodinâmicas (tab. a.6) podem ser usadas para conseguir a densidade a partir do conhecimento de ts.

    r= cte universal dos gases
    psat (ts) = pressão de vapor correspondente a saturação na temperatura ts.

    a densidade de vapor e a concentração molar estão relacionadas por
    ρa=maca.

    rose


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  • Camadas limites de convecção
  • Camada limite de velocidade
  • Camada limite térmica
  • Camada limite de concentração
  • Camadas limites de convecção
  • 6.3 Escoamento Laminar e Turbulento
  • 6.3-2 Escoamento Turbulento Na camada limite turbulenta, o movimento do fluido é altamente irregular e é caracterizado por flutuações de velocidade.
  • 6.4 Equações da Camada limite
  • Conservação da Massa
  • ou seja,
  • Vejamos a figura de um escoamento bidimensional para um volume de controle diferencial (dx.dy.1).
  • Avaliamos agora os fluxos de momento do fluido para o volume de controle da figura que segue:
  • Equacionando os termos das forças resultante e a taxa de variação de momento na direção x, temos;
  • onde:
  • Conservação de Energia
  • A transferência por condução através da superfície de controle na direção x:
  • A expressão anterior fornece a conservação das energias cinética e térmica interna, que raramente é utilizada. É mais conveniente usar uma outra forma que é obtida multiplicando-se as eqs. (E.6) e (E.7) por u e v, respectivamente e subtraindo o resultado da eq. (E.18), e mais alguns artifícios, chegamos:
  • Conservação de Espécie
  • Para o caso bidimensional, segue:
  • Então para um escoamento bidimensional estacionário de um fluido incompressível com propriedades constantes, obtivemos os seguintes resultados:
  • As aproximações da camada limite
  • Ou seja, a componente de velocidade na direção ao longo da superfície é muito maior do que a normal à superfície, assim sendo, a única tensão cisalhante relevante na camada limite é:
  • Significa Físico dos Parâmetros Adimensionais
  • Analogias das Camadas Limites
  • Referências Bibliográficas