220280 - Transferència de Calor i Massa - upc. ?· Última modificació: 03-10-2018 220280 - Transferència…

  • Published on
    12-Jan-2019

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

ltima modificaci: 03-10-2018

220280 - Transferncia de Calor i Massa

Universitat Politcnica de Catalunya1 / 9

Competncies de la titulaci a les quals contribueix l'assignatura

Altres: Perez Segarra, Carlos DavidCastro Gonzalez, JesusTrias Miquel, Francesc Xavier

Responsable: Oliva Llena, Asensio

Unitat que imparteix:

Curs:

Crdits ECTS:

724 - MMT - Departament de Mquines i Motors Trmics

2018

MSTER UNIVERSITARI EN ENGINYERIA INDUSTRIAL (Pla 2013). (Unitat docent Optativa)

5 Idiomes docncia: Catal, Castell

Unitat responsable: 205 - ESEIAAT - Escola Superior d'Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa

Titulaci:

Professorat

Especfiques:

Transversals:

1. Coneixements i capacitat per a l'anlisi dels processos de transferncia de calor que permeten el disseny i clcul de equips i aplicacions trmiques.

2. S SOLVENT DELS RECURSOS D'INFORMACI: Gestionar l'adquisici, l'estructuraci, l'anlisi i la visualitzaci de dades i informaci de l'mbit d'especialitat, i valorar de forma crtica els resultats d'aquesta gesti.

Objectius d'aprenentatge de l'assignatura

Aprofundiment de les temtiques presentades a l'assignatura de cinqu curs Termotcnia, tant des de un punt de vista defenomenologia com de formulaci matemtica i resoluci numrica. D'altra banda, s un assignatura clau en el desenvolupament d'altres assignatures de l'especialitat (e.g. Alternatives Energtiques, Projectes ...).

L'assignatura s'organitza en:1.- Classes en grups grans. En aquestes tipus de grups es desenvolupen les classes de teoria, part de les classes de problemes i les avaluacions corresponents al 1er i 2on parcial. S'utilitzar el model expositiu que el professor cregui ms convenient per assolir els objectius que s'han fixat a l'assignatura.2.- Classes en grups petits, si la disponibilitat de professorat ho permet. En aquestes classes es desenvolupen sessions deproblemes per part del professor o b els proposats als alumnes per la seva resoluci i que formen part de l'aprenentatge autnom. Sempre que es cregui oport es podr fer alguna activitat dirigida.

La plataforma ATENEA es podr utilitzar com a eina de suport en els dos tipus de classes que s'han descrit. S'utilitzar com a transmissor i comunicador amb els alumnes.

Metodologies docents

Capacitats prvies

Coneixements bsics propis dels primers cursos de carrera: matemtiques (especialment clcul diferencial i integral). fsica, mecnica dels medis continus, termodinmica.Tenir un nivell en transferncia de calor i massa i mecnica de fluids equivalent a haver cursat satisfactriament les assignatures de Termotcnia i de Mecnica de Fluids del Grau en Enginyeries en Tecnologies Industrials.

ltima modificaci: 03-10-2018

220280 - Transferncia de Calor i Massa

Universitat Politcnica de Catalunya2 / 9

- Intensificaci en transferncia de calor per conducci, convecci i radiaci. Aspectes fenomenolgics i de formulaci matemtica. Es far un mfasi especial a la convecci turbulenta i s'incidir en fenomenologies superficialment tractades en l'assignatura de Termotcnia (e.g. resoluci zonal de fluxos amb capes lmits i zona potencial, fenmens de transferncia de massa sense i amb reaccions qumiques, fluxos bifsics -condensaci i ebullici-; transferncia de calor en gasos rarificats,...).- Presentaci de tcniques avanades de clcul i tcniques experimentals.- Aplicacions a situacions concretes i illustratives de problemes actuals en enginyeria termoenergtica on es presenta de forma combinada fenomenologies de transferncia de calor per conducci, convecci i radiaci. Tot aix amb l'objectiu d'optimitzar els equips i sistemes trmics, incrementant la seva eficincia energtica i reduint el seu impacte ambiental.

Dedicaci total: 125h Hores grup gran:

Hores grup petit:

Hores aprenentatge autnom:

30h

15h

80h

24.00%

12.00%

64.00%

Hores totals de dedicaci de l'estudiantat

ltima modificaci: 03-10-2018

220280 - Transferncia de Calor i Massa

Universitat Politcnica de Catalunya3 / 9

Continguts

Mdul 1: Introducci. Transferncia de calor per conducci

Mdul 2: Transferncia de calor per radiaci

Dedicaci: 40h

Dedicaci: 40h

Grup gran/Teoria: 10h Grup petit/Laboratori: 5h Aprenentatge autnom: 25h

Grup gran/Teoria: 10h Grup petit/Laboratori: 5h Aprenentatge autnom: 25h

Tema 1. Introducci. Inters i motivaci. Objectius de l'assignatura i la seva importncia en el clcul i disseny de sistemes i equips trmics.

Tema 2. Transferncia de calor per conducci. Reps de la fenomenologia i la seva formulaci matemtica. Repsde les metodologies analtiques de resoluci de casos permanents i transitoris.

Tema 3. Anlisis numric de la transferncia de calor per conducci. Discretitzaci de les equacions en coordenades rectangulars i en coordenades generalitzades adaptables als contorns slids. Mtodes de resoluci de les equacions algebraiques resultants. Aspectes de programaci i estructuraci de codis. Exemples d'aplicacions a situacions diverses.

Tema 4. Introducci. Deducci de l'equaci integro-diferencial de la transferncia de calor per radiaci. Propietatsradiants. Plantejament general del problema i condicions de contorn. Reps del tractament de medis transparentsa la radiaci (factors de vista, mtode de les radiositats,...).

Tema 5. Transferncia de calor per radiaci en medis participants. Tcniques de resoluci numrica de la intensitat de radiaci espectral i direccional en base a mtodes de volums finits.

Descripci:

Descripci:

Activitats vinculades:

Activitats vinculades:

Classes de teoria, problemes i treball de curs.

Classes de teoria, problemes i treball de curs.

Objectius especfics:

Objectius especfics:

Consolidar els coneixements de l'alumnat en aspectes fenomenolgics i de formulaci matemtica de la transferncia de calor per conducci. Aprofundir en el tractament numric amb tcniques de volums finits en la resoluci d'aquestes fenomenologies. Desenvolupament de codi i estratgies de verificaci. Estratgies de verificaci de les solucions numriques. Utilitzaci del codi desenvolupat amb la finalitat d'anlisi de situacions diverses (experimentaci numrica).

Consolidar els coneixements de l'alumnat en aspectes fenomenolgics i de formulaci matemtica de la transferncia de calor per radiaci. Aprofundir en temtiques prpies de radiaci en medis no participants i introducci en l'anlisi i resoluci numrica de la transferncia de calor per radiaci.

ltima modificaci: 03-10-2018

220280 - Transferncia de Calor i Massa

Universitat Politcnica de Catalunya4 / 9

Mdul 3: Transferncia de calor per convecci Dedicaci: 45h Grup gran/Teoria: 10h Grup petit/Laboratori: 5h Aprenentatge autnom: 30h

Tema 6. Introducci. Formulaci matemtica de la convecci. Anlisi integral: formulaci per sistemes allats i sistemes tancats; tensor de tensions; cinemtica del moviment per particles i per volums finits. Extensi a sistemes oberts. Segon principi de la termodinmica en termes d'exergia. Anlisi diferencial: equacions de conservaci; equacions addicionals (energia cintica, vorticitat, energia trmica, entropia, exergia); comentaris sobre irreversibilitats. Introducci al tractament de fluxos turbulents: models de turbulncia (DNS, LES, RANS).

Tema 7. Aprofundiment en tcniques d'anlisi dimensional i teoria de models en casos de convecci forada (fluxos externs i fluxos interns) i en casos de convecci natural. Reps de les tcniques de resoluci numrica de la convecci en casos unidimensionals permanents o transitoris.

Tema 8. Introducci a la resoluci de les equacions de Navier-Stokes multidimensionals. Resoluci d'equacions deconvecci-difusi. Resoluci de les equacions de momentum i l'equaci de continutat: acoblament pressi-velocitat. Algorisme de resoluci global.

Tema 9. Tpics en convecci: resoluci zonal de fluxos amb capes lmit i zona potencial; fenmens de transferncia de massa sense i amb reaccions qumiques; fluxos bifsics (condensaci i ebullici); fluxes de gasosa elevades velocitats; etc. Nota: part d'aquestes temtiques es poden cursar de forma optativa en seminaris que organitzar el professorat.

Descripci:

Activitats vinculades:Classes de teoria, problemes i treball de curs.

Objectius especfics:Consolidar els coneixements de l'alumnat en aspectes fenomenolgics i de formulaci matemtica de la transferncia de calor per convecci. Es presta una atenci especial a la formulaci matemtica de forma que pugui servir a l'alumnat per consolidar els seus coneixements en termodinmica, dinmica de fluids i transferncia de calor i massa. Es presenta una visi general de les possibilitats de resoluci de fluxos turbulents.

Consolidar temtiques ja presentades en l'assignatura de Termotcnia i que tenen una gran importncia en el clcul i disseny de sistemes i equips trmics. Ens referim a l'anlisi dimensional i a les tcniques de resoluci unidimensional (permanent o transitria) de les equacions governants del fluid (continuitat, quantitat de moviment i energia), aix com el seu acoblament amb altres fenomenologies presents (conducci i radiaci).

Introducci a la resoluci multidimensional de les equacions de Navier-Stokes amb tcniques de volums finits. s important tant l'anlisi de l'equaci genrica de convecci-difusi (representativa de qualsevol de les equacions de transport) com l'acoblament pressi-velocitat. L'alumnat ha de tenir una visi clara del plantejament de diverses situacions (equacions, condicions inicials i de contorn) i de les tcniques de resoluci numrica. El desenvolupament de prctiques sobre aquestes temtiques es optativa.

Durant el curs hi haur la possibilitat de realitzar, de forma optativa, seminaris sobre temes diversos de transferncia de calor per convecci (e.g. fenmens de transferncia de massa sense i amb reaccions qumiques;resoluci zonal de fluxos amb capes lmit i zona potencial; fluxos bifsics -condensaci i ebullici-; transferncia de calor en gasos rarificats; etc.). En cada curs es realitzar una oferta especfica de temes.

ltima modificaci: 03-10-2018

220280 - Transferncia de Calor i Massa

Universitat Politcnica de Catalunya5 / 9

ltima modificaci: 03-10-2018

220280 - Transferncia de Calor i Massa

Universitat Politcnica de Catalunya6 / 9

Planificaci d'activitats

Classes de Teoria

Classes de problemes

Descripci:

Descripci:

Descripci: Metodologia en grup gran. Exposici dels continguts de l'assignatura seguint un model de classe expositiva i participativa.La matria de l'assignatura s'ha organitzat en 3 mduls. En aquesta classe es resolen problemes amb tot el grup.

Metodologia de grup gran i grup mitj, sempre que la disponibilitat de professorat ho permeti. De cadascun dels temes, es realitzaran uns problemes a classe per tal de qu els alumnes adquiereixin les pautes necessries per a portar a terme aquesta resoluci: hiptesis simplificatries, plantejament, resoluci numrica, discussi dels resultats.

Material de suport:

Material de suport:

Bibliografia bsica.Apunts del professor (reprografia i/o ATENEA).

Bibliografia bsica.Apunts del professor (reprografia i/o ATENEA).

Descripci del lliurament esperat i vincles amb l'avaluaci:

Descripci del lliurament esperat i vincles amb l'avaluaci:

Aquesta activitat s'avalua conjuntament amb l'activitat 2 (problemes) mitjanant un primer examen parcial, un segon examen final, i finalment el treball de curs.

Aquesta activitat s'avalua conjuntament amb l'activitat 1 (teoria) mitjanant un examen parcial, un examen final i finalment el treball de curs.

Objectius especfics:En finalitzar aquesta activitat, l'alumne ha de ser capa de dominar els coneixements adquirits, consolidar-los i aplicar-los correctament a diferents problemes tcnics. A ms a ms, essent la Transferenica de Calor i de Massa una assignatura tecnocientfica, les classes de teoria han de servir de base pel desenvolupament d'altres assignatures ms tcniques de l'mbit trmic relacionades amb la Termotcnia, com Refrigeraci, Motors Trmics o Energia Solar.

Grup petit/Laboratori: 2h Aprenentatge autnom: 15h Grup gran/Teoria: 20h

Grup gran/Teoria: 10h Grup petit/Laboratori: 13h Aprenentatge autnom: 30h

Dedicaci: 37h

Dedicaci: 53h

ltima modificaci: 03-10-2018

220280 - Transferncia de Calor i Massa

Universitat Politcnica de Catalunya7 / 9

Treball de curs

Examen primer parcial

Examen 2on parcial (final)

Descripci:

Descripci:

Resoluci numrica d'un problema basat en una situaci plantejada pel professor o pel alumne.

Desenvolupament de l'examen parcial de l'assignatura dels continguts 1 i 2. Inclou aspectes terics i desenvolupament de problemes.Aquest primer parcial no elimina matria.

Material de suport:

Material de suport:

Bibliografia bsica.Apunts del professor (reprografia i/o ATENEA).

Es permet l's del formulari que entregar el professor.

Descripci del lliurament esperat i vincles amb l'avaluaci:

Descripci del lliurament esperat i vincles amb l'avaluaci:

Es far un informe que s'entregar i ser defensat a final de curs.La qualificaci de la prova equivaldr com a mnim a un 40% de la qualificaci global final.

L'examen es desenvolupar lliurement i s'entregar juntament amb l'enunciat degudament emplenat amb les dades personals requerides.La qualificaci d'aquesta activitat val un mxim del 25% de la qualificaci global final.

Objectius especfics:

Objectius especfics:

Objectius especfics:

En finalitzar aquesta activitat, l'alumne ha de ser capa d'aplicar els coneixements terics a la resoluci de diferents tipus de problemes. Atenent a la metodologia l'alumne ha de ser capa de:1.- Entendre l'enunciat i analitzar el problema.2.- Plantejar i desenvolupar un esquema de resoluci del mateix.3.- Resoldre el problema emprant les equacions platejades, amb un adequat algoritme de resoluci.4.- Interpretar crticament els resultats.

Comprobar si l'alumne es capa d'assimilar i plasmar els coneixements adquirits en un cas concret.

Mostrar el nivell de coneixements assolit en les activitats teriques i de problemes.

Aprenentatge autnom: 30h

Grup gran/Teoria: 2h

Grup gran/Teoria: 3h

Dedicaci: 30h

Dedicaci: 2h

Dedicaci: 3h

ltima modificaci: 03-10-2018

220280 - Transferncia de Calor i Massa

Universitat Politcnica de Catalunya8 / 9

Examen 1er parcial, pes: com a mxim un 25%.Examen 2on parcial, pes: com a mnim un 35%.El treball de curs s imprescidible per superar l'asignatura. El seu es de com a mnim un 40% de la nota final. Amb aquesta prova l'alumne podr recuperar/millorar les notes dels exmens parcial i final.Per aquells estudiants que compleixin els requisits i es presentin a lexamen de reavaluaci, la qualificaci de lexamende reavaluaci substituir les notes de tots els actes davaluaci que siguin proves escrites presencials (controls, exmens parcials i finals) i es mantindran les qualificacions de prctiques, treballs, projectes i presentacions obtingudes duran...

Recommended

View more >