Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 26
Uma placa de circuito impresso de abriga na superfície 100 chips lógicos estreitamente espaçados, cada um dissipando 0,06 W no ambiente a 40 °C. A transferência de calor a partir da superfície inferior da placa é desprezível. Considerando que o coeficiente de transferência de calor na superfície da placa é , determine (a) o fluxo de calor na superfície da placa do circuito impresso, em , (b) a temperatura da superfície dos chips e (c) a resistência térmica entre a superfície da placa e o meio externo, em .
Passo 1
Nosso ponto de partida é colocar as hipóteses do nosso problema. São elas que possibilitam a sua solução!
Portanto, temos um problema de transferência de calor em regime permanente, unidimensional e condutividade térmica constante.
Queremos determinar o fluxo de calor na superfície da placa. Como estamos em regime permanente, não há acumulo de calor no corpo. Isto significa que todo o calor gerado é dissipado 100%.
Então, vamos primeiramente calcular a superfície da placa. Portanto,
Desta forma, o fluxo na superfície da placa é:
Percebam que foi considerado o calor dissipado pelos 100 chips.
Passo 2
Agora, vamos determinar a temperatura na superfície dos chips. Neste caso, consideraremos que o chip ocupa toda a superfície da placa.
Como todo o calor é dissipado por convecção, basta aplicarmos a equação da transferência de calor. Desta forma, temos:
Passo 3
Por fim, para calcularmos a resistência térmica entre a superfície externa e o meio, o que significa calcular a resistência térmica de convecção, basta aplicarmos a sua fórmula. Portanto,
Resposta
- O fluxo de calor na superfície é:
- A temperatura na superfície dos chips é:
- A resistência térmica entre a superfície da placa e o meio externo é: