Calcule o número de Nusselts para as seguintes situações: Um componente eletrônico horizontal com uma temperatura de superfície de 35^circ C, 5 mm de largura e 10 mm de comprimento, dissipando 0,1 W por convecção livre de um lado para o ar onde a temperatura é 20^circ C e k 0,026 W / mK.

Passo 1

Beleza, vamos resumir o que a gente tem aqui. O exercício quer que a gente calcule o número de Nusselt para um componente eletrônico que está liberando calor por convecção natural. A matéria envolvida é transferência de calor por convecção, e vamos precisar entender como calcular o coeficiente de transferência de calor e, a partir disso, o número de Nusselt. Vamos usar fórmulas que relacionam potência dissipada, área, diferença de temperatura e a condutividade térmica do ar.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
  • Temperatura da superfície do componente:
  • Temperatura do ar ambiente:
  • Diferença de temperatura ( ):
  • Largura do componente:
  • Comprimento do componente:
  • Potência dissipada por convecção ( ):
  • Condutividade térmica do ar ( ):

Passo 3

Vamos calcular a área ( A = largura times comprimento = 0,005 , m times 0,01 , m = 0,00005 , m^2 ) pela qual o calor está sendo transferido. Como o componente é horizontal e retangular, a área é:

Passo 4

Agora, usamos a fórmula da potência dissipada por convecção para encontrar o coeficiente de transferência de calor ( Q = h times A times De):
h = 0,10,00005 times 15 = 0,10,00075 approx 133,33 , W/m^2K
Substituindo os valores:

Passo 5

Com o coeficiente Nu = h times Lk encontrado, podemos calcular o número de Nusselt ( Nu = 133,33 times 0,010,026 approx 1,33330,026 approx 51,28 ) usando a fórmula:
Onde é o comprimento característico, que neste caso é . Substituindo os valores:

Resposta

O número de Nusselt para as condições fornecidas é aproximadamente 51,28.

Exercícios relacionados