6 - Em um processo de fabricação, uma película transparente está sendo fixada sobre um substrato, conforme mostrado no esboço. Para curar a adesão a uma temperatura , uma fonte radiante é usada para fornecer um fluxo Térmico , que é totalmente absorvido na superfície da fixação. A parte inferior do substrato é mantida a , enquanto a superfície livre da película está exposta ao ar a, com um coeficiente de transferência de

calor por convecção .

(a) Mostre o circuito térmico que representa a situação de transferência de calor em regime estacionário. Certifique-se de que sejam identificados todos os elementos, nós e taxas de transferência de calor. Deixe na forma simbólica.

(b) Suponha as seguintes condições: , e . Calcule o fluxo térmico que é necessário para manter a temperatura da superfície de fixação a .

(c) Calcule e represente graficamente o fluxo térmico necessário como uma função da espessura da película, para .

(d) Se a película não for transparente e todo o fluxo térmico radiante for absorvido na sua superfície superior, determine o fluxo térmico necessário para se obter a fixação. Represente graficamente os seus resultados em função de , para .

b) Escreva a relação do fluxo de calor do substrato no diagrama do circuito térmico.

Aqui  é a resistência convectiva por unidade de área,  é a resistência do filme por unidade de área,  é a temperatura da superfície colada e  é a temperatura do ar ambiente.

Escreva a relação do fluxo de calor do filme no diagrama do circuito térmico.

Aqui  é a resistência do substrato por unidade de área,  é a temperatura da superfície colada e  a temperatura do substrato de volta.

Vamos agora calcular a resistência convectiva .

Aqui  é o coeficiente de transferência de calor por convecção.

A resistência do filme .

Aqui  é a espessura do filme e  é a condutividade térmica do filme.

A resistência do substrato .

Aqui,  é a espessura do substrato e  é a condutividade térmica do substrato.

Agora vamos calcular o fluxo de calor radiante da superfície externa com a seguinte relação.

Aqui,  é o fluxo de calor do substrato e  é o fluxo de calor do filme,  é a resistência convectiva por unidade de área,  é a resistência do filme por unidade de área,  é a resistência do substrato por unidade de área,  é a temperatura da superfície colada,  é a temperatura do substrato e  é a temperatura do ar ambiente.

Substituindo pelos valores conhecidos, temos:

Portanto, o fluxo de calor que é necessário para manter a superfície colada em  é .

c)

Esta parte pode ser resolvida usando apenas o software IHT.

d)

Esta parte pode ser resolvida usando apenas o software IHT.