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• Lenin Romero

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3-28 Un tablero de circuito de 12 cm x 18 cm aloja sobre su superficie 100 chips lógicos con poco espacio entre ellos, disipando cada uno 0.06 W en un medio a 40°C. La transferencia de calor desde la superficie posterior del tablero es despreciable. Si el coeficiente de transferencia de calor sobre la superficie del tablero es de 10 W/m2 ·°C, determine a) el flujo de calor sobre la superficie del tablero de circuito, en W/m2; b) la temperatura superficial de los chips, y c) la resistencia térmica entre la superficie del tablero y el medio de enfriamiento, en °C/W. 𝐴 = 0,0216𝑚2 𝑞=

𝑄̇ (100̇ ∗ 0,06)𝑊 = = 278𝑊/𝑚2 𝐴 (0,0216𝑚2 )

𝑄̇ = ℎ𝐴∆𝑇 𝑇𝑆 = 40º𝐶 + 𝑅𝑐𝑜𝑛𝑣 =

(100 ∗ 0,06)𝑊 = 67,8º𝐶 (10𝑊/𝑚2 º𝐶)(0,0216𝑚2 )

1 1 = = 4,36º𝐶/𝑊 ℎ𝐴 (10𝑊/𝑚2 º𝐶)(0,0216𝑚2 )

3-60I Se va a construir una pared de 10 in de espesor, 30 ft de largo y 9 ft de alto, usando ladrillos sólidos (k=0.40 Btu/h · ft · °F) con una sección transversal de 7 in x 7 in; o bien, ladrillos de idéntico tamaño con nueve orificios cuadrados llenos de aire (k=0.015 Btu/h · ft · °F) que tienen 9 in de largo y una sección transversal de 1.5 in x 1.5 in. Se tiene una capa de mezcla (k=0.10 Btu/h · ft · °F) de 0.5 in de espesor entre dos ladrillos adyacentes, sobre los cuatro lados y sobre los dos lados de la pared. La casa se mantiene a 80°F y la temperatura ambiente en el exterior es de 35°F. Si los coeficientes de transferencia de calor en las superficies interior y exterior de la pared son 1.5 y 6 Btu/h · ft2 · °F, respectivamente, determine la razón de la transferencia de calor a través de la pared construida de a) ladrillos sólidos y b) ladrillos con orificios llenos de aire. a)

𝑅ℎ1 = 1,70ℎº𝐹/𝐵𝑡𝑢 𝑅1 = 𝑅5 = 1,0667ℎº𝐹/𝐵𝑡𝑢 𝑅2 = 308,57ℎº𝐹/𝐵𝑡𝑢 𝑅3 = 308,57 ℎº𝐹/𝐵𝑡𝑢 𝑅4 = 5,5ℎº𝐹/𝐵𝑡𝑢 𝑅ℎ2 = 0,4267ℎºF/𝐵𝑡𝑢 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 9,58ℎº𝐹/𝐵𝑡𝑢 ̇ ∆𝑇 𝑄=𝑅 = 4,69𝐵𝑡𝑢/ℎ 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

4,69𝐵𝑡𝑢 (80 − 35) 𝑄̇ = ( ) = 3610𝐵𝑡𝑢/ℎ ℎ 0,3906 b) 3,492𝐵𝑡𝑢 300𝑓𝑡 2 𝑄̇ = ( ) = 2680𝐵𝑡𝑢/ℎ ℎ 0,39006𝑓𝑡 2

3-94C Un tubo está aislado de modo que el radio exterior del aislamiento es menor que el radio crítico. Ahora se quita el aislamiento. ¿La razón de la transferencia de calor del tubo aumentará o disminuirá para la misma temperatura superficial de éste?

Si, disminuirá

3-127 Una tarjeta de circuitos eléctricos de 0.4 cm de espesor, 12 cm de alto y 18 cm de largo aloja 80 chips lógicos colocados muy cercanos entre sí sobre uno de los lados, cada uno de ellos disipando 0.04 W. La tarjeta está impregnada con empaste de cobre y tiene una conductividad térmica efectiva de 30 W/m · °C. Todo el calor generado en los chips es conducido a través de la tarjeta de circuitos y se disipa desde el lado posterior de la misma hacia un medio a 40°C, con un coeficiente de transferencia de calor de 52 W/m2 · °C. a) Determine las temperaturas sobre los dos lados de la tarjeta. b) Ahora al lado posterior de la tarjeta se pega una placa de aluminio (k _ 237 W/m · °C) de 0.2cm de espesor, 12 cm de alto y 18 cm de largo, con 864 aletas de espiga de aluminio de 2 cm de largo y 0.25 cm de diámetro, con un adhesivo epóxico (k _ 1.8 W/m · °C). Determine las nuevas temperaturas sobre los dos lados de la tarjeta de circuitos eléctricos. 3-128 Repita el problema 3-127, usando una placa de cobre con aletas del mismo metal (k _ 386 W/m · °C), en lugar de las de aluminio.

3-214 Se expone una superficie plana caliente que está a una temperatura de 100°C, a aire a 25°C con un coeficiente combinado de transferencia de calor de 20 W/m 2 · °C. Se debe reducir la pérdida de calor de la superficie a la mitad, cubriéndola con material aislante que tiene una conductividad térmica de 0.10 W/m · °C. Si se supone que el coeficiente de transferencia de calor permanece constante, el espesor requerido del material aislante es a) 0.1 cm b) 0.5 cm c) 1.0 cm d) 2.0 cm e) 5 cm