46. Placas de circuito impresso são tratadas pelo aquecimento sob pressão de uma pilha dessas placas, conforme ilustrado no Problema 5.45. As placas de suporte acima e abaixo da pilha são mantidas a uma temperatura uniforme pela circulação de um fluido. O propósito da operação de aquecimento sob pressão é a cura do epóxi, que liga as folhas de fibra de vidro e confere rigidez às placas de circuito. A condição de cura é obtida quando o epóxi é mantido a uma temperatura igual ou superior a 170°C por pelo menos 5 min. As propriedades termofísicas efetivas da pilha ou livro (placas de circuito e chapas de pressão) são k = 0,613 W/(m · K) e (ρcp) = 2,73 × 106 J/(m3 · K).

(a) Se inicialmente o livro se encontra a 15°C e, após a aplicação da pressão, as placas de suporte são subitamente aquecidas a uma temperatura uniforme de 190°C, calcule o tempo necessário ta para que a temperatura no plano central do livro atinja a temperatura de

cura de 170°C.

(b) Se, nesse instante de tempo, t = ta, a temperatura nas placas de suporte for reduzida bruscamente para 15°C, qual a quantidade de energia que deverá ser removida do livro pelo refrigerante que circula nas placas de suporte, a fim de que a pilha retorne à sua temperatura inicial uniforme?

Para o calculo da difusidade térmica podemos proceder da seguinte maneira:

Calcule o tempo necessário para que o plano médio do livro atinja a temperatura.

Portanto, o tempo necessário para o plano intermediário do livro atingir a temperatura é .

Letra (b)

Considere a proporção de volume e área de superfície.

Calcule a taxa de remoção de energia percentual da seguinte maneira:

A distribuição de temperatura é,

Substituindo o valor encontrado anteriormente,

Portanto, a taxa de remoção de energia necessária é .