BerandaSainsFisikaTransfer Kalor dan Massa - Perkenalan Bagian 1.19

Transfer Kalor dan Massa – Perkenalan Bagian 1.19

Sebuah chip isotermal berbentuk persegi dengan panjang sisi $w = 5 \text{ mm}$ dipasang pada substrat sedemikian rupa sehingga permukaan samping dan belakangnya terisolasi dengan baik; permukaan depannya terpapar aliran fluida pendingin pada suhu $T_{\infty} = 288,15 \text{ K}$. Berdasarkan pertimbangan keandalan, suhu chip tidak boleh melebihi $T = 358,15 \text{ K}$.

AVvXsEjtzCbXiAeLcW T6v2onEnKdl9X9AtA3aiPYMVRCfhdNDuxVE7 mHx0RYgMnShrzRBKpIi5DJmRsPKyRrwO61aNVDDS311YV7uN5KWfcZJjHgHE

Jika fluida pendinginnya adalah udara dan koefisien konveksi yang bersesuaian adalah $h = 200 \text{ W/m}^2 \cdot \text{K}$, berapakah daya maksimum yang diizinkan untuk chip tersebut? Jika fluida pendinginnya adalah cairan dielektrik dengan $h = 2000 \text{ W/m}^2 \cdot \text{K}$, berapakah daya maksimum yang diizinkan?

Pada kondisi tunak (steady-state), seluruh daya listrik maksimum yang dibangkitkan oleh chip ($P_{\text{max}}$) disipasi sepenuhnya melalui perpindahan panas konveksi dari permukaan depan chip ke fluida pendingin ($q$).

$$P_{\text{max}} = q$$

Kita identifikasi data yang diperlukan

  • Panjang Persegi ($w$): $5 \times 10^{-3} \text{ m}$
  • Suhu Fluida Pendingin ($T_{\infty}$): $288,15 \text{ K}$
  • Suhu Maksimal Chip ($T_s$): $358,15 \text{ K}$
  • Koefisien Konveksi Udara ($h_{udara}$): $h = 200 \text{ W/m}^2 \cdot \text{K}$
  • Koefisien Konveksi Cairan ($h_{cairan}$): $h = 2000 \text{ W/m}^2 \cdot \text{K}$

Daya Maksimum dengan Fluida Pendingin ($P_{udara}$)

Kita hitung luas permukaan persegi

$$A = w \cdot w$$

$$A = 5 \times 10^{-3} \cdot 5 \times 10^{-3}$$

$$A = 2,5 \times 10^{-5}$$

Kita hitung kalor konveksi dengan menggunakan hukum konveksi Newton

$$q = h \cdot A \cdot (T_s – T_{\infty})$$

$$q = 200 \cdot 2,5 \times 10^{-5} \cdot (358,15 – 278,15)$$

$$q = 5 \times 10^{-3} \cdot 70$$

$$q = 0,35 \text{ W}$$

Kalor konveksi bisa dianggap sama dengan daya maksimum

$$\mathbf{P_{max,udara} = 0,35 \text{ W}}$$

Daya Maksimum dengan Cairan Dielektrik ($P_{cairan}$)

Kita hitung luas permukaan persegi

$$A = w \cdot w$$

$$A = 5 \times 10^{-3} \cdot 5 \times 10^{-3}$$

$$A = 2,5 \times 10^{-5}$$

Kita hitung kalor konveksi dengan menggunakan hukum konveksi Newton

$$q = h \cdot A \cdot (T_s – T_{\infty})$$

$$q = 2000 \cdot 2,5 \times 10^{-5} \cdot (358,15 – 288,15)$$

$$q = 5 \times 10^{-2} \cdot 70$$

$$q = 3,5 \text{ W}$$

Kalor konveksi bisa dianggap sama dengan daya maksimum

$$\mathbf{P_{max,cairan} = 3,5 \text{ W}}$$

Artikel Terkait

Tinggalkan komentar

Silakan masukkan komentar anda!
Silakan masukkan nama Anda di sini

Artikel Terbaru

Artikel Populer