Uma placa de circuitos eletrônicos plana de
dissipa 20 W . Será colocada em operação em uma superfície isolada posicionada horizontalmente ou com um ângulo de inclinação de
em relação à horizontal. Nos dois casos, a placa estará no ar estático a
. Sabendo que a temperatura máxima permissível do circuito para que ele funcione adequadamente é
, determine se as duas instalações propostas são seguras.
Passo 1
O enunciado nos dá uma placa de circuito de dimensões
que dissipa
. Ela ficará apoiada sobre uma superfície isolada, de modo que só um lado (área
) troca calor por convecção natural com o ar estático a
. Queremos saber se, nas posições (a) horizontal e (b) inclinada em
, a temperatura de superfície
fica abaixo do máximo permitido
.
Conteúdo: convecção natural de um plano aquecido, uso de correlações do tipo
Conteúdo: convecção natural de um plano aquecido, uso de correlações do tipo
Passo 2
Estimamos as propriedades do ar no filme térmico
Valores típicos a
:
,
,
,
,
.
Passo 3
Para a placa horizontal (superfície quente voltada para cima, condição instável), usamos para
a correlação
com
. Logo
O balanço de energia é
onde
Passo 4
Calculando numericamente
Então
Passo 5
Para a placa inclinada em
, empregamos correlação similar válida entre
e
:
os demais passos são idênticos ao caso horizontal, mudando apenas o fator
no cálculo de
.
Passo 6
Repetindo os cálculos com
em vez de
:
Passo 7
Em ambos os casos encontramos
(horizontal) e
(
), ambas acima do limite de
. Portanto nenhuma das instalações mantém a placa abaixo da temperatura máxima permissível.
Resposta
Nenhuma das duas instalações é segura, pois em ambos os casos a temperatura de superfície excede
.