Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 6º - Capítulo 1.Problemas - Ex. 71
Considere um transístor para montagem sobre a superfície de um circuito integrado cuja temperatura é mantida a 35°C. Ar a 20°C escoa sobre a superfície superior, de dimensões 4 mm por 8 mm, com um coeficiente convectivo de Três terminais, cada um com seção transversal de 1mm por 0,25 mm e comprimento de 4 mm, conduzem calor da cobertura do transístor para a placa do circuito. O espaço entre a cobertura e a placa é de 0,2 mm.
- Considerando a cobertura isotérmica e desprezando a radiação, estime a temperatura da cobertura quando 150 mW são dissipados pelo transístor 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 cobertura-placa, desejamos determinar a tolerância para o aumento da dissipação de calor, sujeitos à restrição de que a temperatura da cobertura do transístor não pode exceder os 40°C. Opções incluem o aumento da velocidade do ar para obter um maior coeficiente convectivo h e/ou a mudança do material dos terminais para um com maior condutividade térmica. Considerando independentemente terminais fabricados com materiais com condutividade térmica de calcule e represente graficamente a dissipação de calor máxima permitida para variações do h na faixa .
Passo 1
Falaaaa moçadinha, show de bola?
Como diz o Homem de ferro “Eu tenho um plano. Ataque!”
Bora atacar esse problemaaaaaaa junto comigoo.
Bom, galerinha linda, o enunciado nos fornece alguns dados importantíssimos, e temos como dever separa-los para conseguir resolver nosso monstrinho de 15 cabeças, bora separar então?
Temperatura do transistor,
Temperatura do ar,
Dimensões da placa de circuito,
Coeficiente de transferência de calor por convecção do ar
Número de fios condutores,
Área da seção transversal do condutor do fio,
Comprimento do fio,
Folga entre a caixa e a placa,
Quantidade de calor dissipado pelo transistor,
Condutividade térmica dos fios condutores,
Condutividade térmica do ar,
Condutividade térmica da pasta condutora,
Ufaaaaaaaa, já separamos tudo, agora bora resolver esse monstrinho ai....
Let´s boraaaa
Passo 2
- (i) Para ar estagnado
Aplicando o balanço de energia ao sistema em regime permanente, iremos obter
Substituindo os dados numéricos, iremos obter a seguinte expressão
Portanto, a temperatura da caixa do transistor é de .
Passo 3
(ii) Para a pasta condutora:
Aplicando o balanço de energia ao sistema em regime permanente, iremos obter
Substituindo os dados numéricos, iremos obter a seguinte expressão
Portanto, a temperatura da caixa do transistor é de .
“Às vezes é preciso aprender a correr antes de começar a andar”
Resposta
Resposta nos passos.