Considere um transistor de potência encapsulado em uma cápsula de alumínio que tem a sua base presa a uma placa quadrada de alumínio de condutividade térmica k = 240   W / ( m   ·   K ) , espessura L   =   6   m m e largura W   =   20   m m . A cápsula é presa à placa por parafusos que mantêm uma pressão de contato de 1 bar e a superfície de trás da placa transfere calor por convecção natural e radiação para o ar ambiente e uma grande vizinhança a T ∞ =   T v i z = 25 ° C . A superfície tem uma emissividade ε   =   0,9 e o coeficiente convectivo é de   h   =   4   W / ( m 2   ·   K ) . A cápsula encontra-se completamente envolvida por uma cobertura, de modo que se possa admitir que a transferência de calor ocorra exclusivamente pela placa da base.

  1. Sendo a interface alumínio-alumínio, preenchida com ar, caracterizada por uma área A c = 2 × 10 - 4   m 2 e uma rugosidade de 10   μ m , qual será a dissipação de potência máxima permitida se a temperatura superficial da cápsula, T s , c , não puder ser superior a 85 ° C ?
  2. O coeficiente convectivo pode ser aumentado ao submeter-se a superfície da placa a um escoamento forçado de ar. Explore o efeito de aumentar-se o coeficiente na faixa de 4   ≤   h   ≤   200   ·   W / ( m 2   ·   K ).

Passo 1

Beleza galerinha, vamos lá! (a) Com toda a dissipação de calor transferida através da placa base,

Para obter T s , p , o seguinte balanço energético deve ser realizado na superfície da placa

Passo 2

(b) Com a maior contribuição para a resistência total feita por convecção, um benefício significativo pode ser derivado do aumento do valor de h.

Resposta

a ) P e l e c = q = 0.268   W

b ) G r a f i c o   n o   p a s s o   2

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