Um conjunto de componentes eletrônicos que dissipam calor é montado na parte inferior de uma placa horizontal de liga de alumínio com
por
enquanto a parte superior é resfriada por convecção natural com o ar ambiente a
. A placa é suficientemente espessa para garantir uma temperatura uniforme na superfície superior e é fixada em um invólucro termicamente isolado na parte inferior. A temperatura da placa não deve exceder
, assim, calcule: a) o coeficiente convectivo de transferência de calor por convecção e b) a máxima dissipação de calor permitida pelos componentes eletrônicos. (2 pontos)
Passo 1
O enunciado descreve uma placa horizontal de alumínio de dimensões
, com a face inferior termicamente isolada e a face superior mantida uniformemente a
. O ar ambiente está a
. Só há resfriamento por convecção natural na face superior. Precisamos calcular:
a) o coeficiente de convecção , usando correlações de convecção natural em placa horizontal aquecida voltada para cima;
b) a potência máxima de dissipação .
a) o coeficiente de convecção
b) a potência máxima de dissipação
Passo 2
Escolhemos a temperatura de filme
e tomamos propriedades do ar a
:
,
,
,
.
Passo 3
Calculamos o número de Rayleigh baseado no comprimento característico
:
Passo 4
Para
, a correlação para placa horizontal aquecida voltada para cima é
Logo
Passo 5
O coeficiente
sai de
Passo 6
A área da placa é
. A potência máxima é
Resposta
a)
b)
b)