Enunciado

Uma série de transitores de potência dissipando 5 W cada deve ser resfriada em uma placa de alumínio quadrada de 25 cm x 25 cm com um ventilador soprando ar a 35°C a uma velocidade de 4 m/s. A temperatura média da placa não deve exceder 65°C. Partindo do princípio de que a transferência de calor no verso da placa seja desprezível e ignorando a radiação, determine o número de transitores que podem ser colocados sobre essa placa.

Passo 1

As propriedades do ar devem ser tomadas na temperatura de filme que é média aritmética da temperatura da superfície do sólido e a temperatura do fluido.

T f = 65 + 35 2 = 50 ° C

K = 0,027   W / m . K )

v = 1,8   x   10 - 5   m ² / s

P r = 0,722

Bora calcular Reynold!

R e L = V L v = 4   x   0,25 1,8   x   10 - 5 = 5,5   x 10 4

Estamos abaixo do Reynold crítico e portanto em regime laminar

Passo 2

Calculamos h usando a correlação adequada

N u = h L k = 0,664   R e L 0,5 P r 1 / 3

h = K L 0,664   R e L 0,5 P r 1 / 3

h = 0,027 0,25 x   0,664   x   5,5   x   10 4 0,5   x   0,722 1 3 = 15,37 W m 2 ° C

Passo 3

Concorda comigo que a gente podemos escrever que

N q d i s s i p a d o = q c o n v e c ç ã o

Ou seja, o número de transistores multiplicado pela dissipação de 5 W que cada um tem de potência, necessariamente é a quantidade de calor perdida por convecção para o ar, certo?

N = h A s T s - T ∞ q d i s s i p a d o = 15,37   x   0,25   x   0,25 x   ( 65 - 35 ) 5 = 5,8

Note que não podemos arredondar pra cima esse valor, porque se aumentarmos, mais calor será dissipado e a temperatura provavelmente passará da Ts,máx

Resposta

N = 5   t r a n s i s t o r e s

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

17 – Foi demonstrado experimentalmente que o fluxo de calor critico é altamente dependente da pressão, principalmente através da dependência da pressão da tensão superficial do fluido e do calor laten
Analise detalhadamente as figuras 9.4e9.5 .
Considere uma parede plana vertical parada de 1m de altura coberta por uma fina película aderente de água a 30 ° C . Determine o número de Sherwood natural, admitindo que tanto a placa quanto ao ambie
Refaça o exercício anterior considerando a equação ( 9.132 b )
Refaça o exercício anterior, considerando que a película líquida venha a ser:a) etanol;b) tolueno.