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    El documento presenta tres problemas de transferencia de calor. El primero involucra el cálculo de la temperatura máxima permitida en una varilla que sobresale de un horno aislante. El segundo calcula la transferencia de calor por convección de varillas de cobre que conectan dos superficies a diferentes temperaturas. El tercero analiza el diseño de aletas cuadradas como disipador de calor para chips, determinando la potencia máxima disipable.

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    3.

    102 Una varilla de dimetro D = 25mm y conductividad trmica K = 60 W/m * K sobresalen normalmente de la pared de un horno que est a T pared = 200 C y est cubierta de un aislante de espesor Lais = 200 mm. La varilla est soldada a la pared del horno y se usa como soporte para cargar cables de instrumentacin. Para evitar que se daen los cables, la temperatura de la varilla en la superficie expuesta, T0 , debe mantenerse por debajo de un lmite de operacin especfico de Tmx. = 100 C. La temperatura del aire ambiental es T = 25 C, y el coeficiente de conveccin fue h = 15 W/m * K.

    3.109 Varilla de cobre circulares de dimetro D = 1mm y longitud L = 25 mm se usan para reforzar la transferencia de calor de una superficie que se mantiene a Ts,1 = 100 C. Un extremo de la varilla se une a esta superficie ( en x = 0 ), mientras el otro ( x = 25 mm ) se une a una segunda superficie que se mantiene a Ts,2 = 0 C. El aire que fluye entre las superficies (y sobre las varillas) tambin est a una temperatura T = 0C, y mantiene un coeficiente de conveccin h = 100 W/m * K. a) Cul es la transferencia de calor por conveccin de una sola varilla de cobre al aire? b) Cul es la transferencia total de calor de una seccin de 1 X 1 m de superficie a 100 C, si un arreglo de varillas se instala en centros de 4 mm?

    3.119 Como un medio de aumentar la transferencia de calor de chips lgicos de alto rendimiento, es comn unir un sumidero de calor a la superficie del chip a fin de aumentar el rea de superficie disponible para la transferencia de calor por conveccin. Debido a la facilidad con la que se fabrican (con cortes ortogonales en un bloque de material), una opcin atractiva es utilizar un sumidero de calor que consiste en un arreglo de aletas cuadradas de ancho w en un lado. El espacio entre aletas contiguas se determinara por el ancho de una hoja de sierra, y la suma de este espacio y el ancho de la aleta designado ser el espaciado de la aleta S. El mtodo por el que el sumidero de calor se une al chip determinara la resistencia de contacto interfacial, Rt,c Considere un chip de ancho W c = 16 m y condiciones para las que el enfriamiento lo proporciona un lquido dielctrico con T = 25C y h = 1500 W/m * K El sumidero de calor se fabrica de cobre (K = 400 W/m * k ) y sus dimensiones caractersticas son w= 0.25 mm. S = 0.50 mm, Lf = 6 mm y Lb = 3 mm. Los valores establecidos de w y s representan mnimos impuestos por restricciones de fabricacin y la necesidad de mantener un flujo adecuado en los pasos de las aletas. (a) Si una unin metalrgica proporciona una resistencia de contacto de R t,c = 5 X 10 -6 mK /W y la temperatura mxima permisible del chip es 85C, Cul es la disipacin de potencia mxima permisible del chip qc? Suponga que la totalidad de calor se transferir a travs del sumidero de calor.

    JORGE BRUNO JIMENEZ CORTEZ.

    TRANSFERENCIA DE CALOR.

    ING. FRANCISCO JAVIER ORTEGA.

    18 DE SEPTIEMBRE DE 2013.

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