Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 1.Problemas - Ex. 71
71 - Considere um transistor para montagem sobre a superfície de um circuito integrado cuja temperatura é mantida a. Ar a escoa sobre a superfície superior, de dimensões , com um coeficiente convectivo de . Três terminais, cada um com seção transversal de e comprimento de , conduzem calor da cobertura do transistor para a placa do circuito. O espaço entre a cobertura e a placa é de.
- Considerando a cobertura isotérmica e desprezando a radiação, estime a temperatura da cobertura quando são dissipados pelo transistor e (i) ar estagnado ou (ii) uma pasta condutiva preenche o espaço entre a cobertura e a placa do circuito. As condutividades térmicas dos terminais, do ar e da pasta condutiva são , respectivamente.
- Usando a pasta condutiva para preencher o espaço coberturaplaca, desejamos determinar a tolerância para o aumento da dissipação de calor, sujeitos à restrição de que a temperatura da cobertura do transistor não pode exceder os . Opções incluem o aumento da velocidade do ar para obter um coeficiente convectivo maior e/ou a mudança do material dos terminais para um com maior condutividade térmica. Considerando independentemente terminais fabricados com materiais com condutividade térmica de e , calcule e represente graficamente a dissipação de calor máxima permitida para variações do na faixa de .
Passo 1
a) i) Para ar estagnado:
Ao aplicar o balanço de energia ao sistema em estado estacionário, obtemos:
Onde é a condutividade dos fios e é a condutividade do ar.
Resolvendo a equação acima, obtemos .
Portanto, a temperatura da cobertura é .
Passo 2
ii) para pasta condutora:
Ao aplicar o balanço de energia ao sistema em estado estacionário, obtemos:
Onde é a condutividade da pasta e é a condutividade dos fios.
Resolvendo a equação acima, obtemos .
Portanto, a temperatura da cobertura quando há pasta térmica presente é de .
Resposta
- e .