Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 34
A energia térmica gerada por um chip de silício aumenta na proporção de sua velocidade de processamento. O chip de silício do Problema 10.23 é projetado para operar no regime de ebulição nucleada a aproximadamente do fluxo térmico crítico. Um pulso súbito na velocidade de processamento do chip dispara a ebulição em filme, após o qual a velocidade e a dissipação de potência retornam aos seus valores de projeto.
(a) Em qual regime de ebulição o chip opera após a dissipação de potência retornar ao seu valor de projeto?
(b) Para retornar ao regime de ebulição nucleada, em quanto a velocidade de processamento tem que ser reduzida em relação ao valor de projeto?
Passo 1
Nessa questão nós temos a espessura e condutividade térmica do chip de silício e as propriedades do fluorocarboneto saturado fervendo em cima do chip. Além das constantes de ebulição de nucleados e sabemos que um aumento do fluxo de calor causa a ebulição do filme e retorna a do fluxo crítico de calor.
Com isso queremos encontrar o regime de ebulição quando o fluxo de calor retornar ao valor original. E saber quanto a velocidade do relógio deve ser reduzida para retornar ao regime de ebulição de nucleados. Vamos lá!!
Passo 2
Para resolver essa questão vamos assumir:
(1) Condições de estado estacionário;
(2) Fluxo de calor uniforme e lados adiabáticos, portanto, condução dimensional no chip;
(3) Propriedades constantes.
Nós vamos começar calculando o fluxo crítico de calor com para uma placa horizontal grande.
Substituindo os valores,
Passo 3
Assim, o fluxo de calor projetado é,
Quando uma oscilação de energia causa a ebulição do filme e, em seguida, o fluxo de calor retorna a esse valor, o regime continuará a ferver se esse valor exceder o fluxo de calor mínimo.
No entanto, se cair abaixo do fluxo de calor mínimo, retornará à ebulição nucleada. O fluxo de calor mínimo pode ser calculado da seguinte forma,
Assim, e o chip operará no regime de ebulição do filme após o retorno do fluxo de calor ao valor do projeto.
Passo 4
O fluxo de calor deve ser reduzido abaixo de para retornar ao regime de ebulição nucleado. Ou seja, ele deve ser reduzido para do valor do projeto ou uma redução de
Resposta
- O chip operará no regime de ebulição do filme após o retorno do fluxo de calor ao valor do projeto.
- Ele deve ser reduzido para do valor do projeto ou uma redução de