Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 57
Uma placa de circuito impresso de , cujos componentes não devem entrar em contato direto com o ar por razões de confiabilidade, deve ser resfriada com ar frio escoando através de um canal de de comprimento e de seção transversal retangular de usinado na placa. O calor gerado pelos componentes eletrônicos é conduzido através da fina camada da placa para o canal, onde é removido pelo ar que entra no canal a . O fluxo de calor na superfície superior do canal pode ser considerado uniforme, e a transferência de calor através das outras superfícies é desprezível. Considerando que a velocidade do ar na entrada do canal não excede e a temperatura da superfície do canal deve permanecer abaixo de , determine a potência total máxima dos componentes eletrônicos para a montagem segura nessa placa de circuito.
Dados:
Passo 1
Como primeiro passo, devemos determinar a seção transversal e a área que ocorre transferência de calor, portanto:
Note que nossa geometria não é um tubo, logo precisamos determinar nosso diâmetro hidráulico para a análise do número de Reynolds, logo:
Portanto o escoamento é laminar. Logo o comprimento térmico será de:
Logo podemos considerar que nosso escoamento é termicamente desenvolvido.
Passo 2
Através da tabela 8-1, para nossa geometria o número de nusselt será de:
Logo, o coeficiente de transferência de calor será de:
Temos também que nosso fluxo mássico será de:
Passo 3
Pra determinarmos a potência máxima dos componentes eletrônicos, precisamos antes encontrar a temperatura do ar na saída, que pode ser determinada pela expressão abaixo:
Note que , portanto...
Resposta
Por fim, a potência máxima dos componentes eletrônicos será de: