O que é resistência de contato térmico – Condutância de contato térmico – Definição

Na engenharia térmica, a condutância de contato térmico [W / m2.K] ou resistência de contato térmico [m2.K / W] representa a condução de calor entre dois corpos sólidos. Engenharia Térmica

Resistência de contato térmico – Condutância de contato térmico

Resistência de contato térmico - Condutância de contato térmicoNa engenharia térmica, a condutância de contato térmico [W / m 2 .K] ou resistência de contato térmico [m 2 .K / W]  representa a condução de calor entre dois corpos sólidos. Quando os componentes são aparafusados ​​ou pressionados de outro modo, também é necessário um conhecimento do desempenho térmico dessas juntas. Nestes sistemas compostos, a queda de temperatura na interface entre os materiais pode ser apreciável. Essa queda de temperatura é caracterizada pelo coeficiente de condutância de contato térmico , c, que é uma propriedade que indica a condutividade térmica ou a capacidade de conduzir calor entre dois corpos em contato. Embora existam bancos de dados extensivos sobre as propriedades térmicas de materiais a granel, bancos de dados semelhantes para contatos pressionados não existem.

O inverso dessa propriedade é denominado resistência de contato térmico .

resistência do contato depende, em grande parte, da rugosidade da superfície . A pressão que mantém as duas superfícies juntas também influencia a resistência do contato. Observa-se que a resistência ao contato térmico diminui com a diminuição da rugosidade da superfície e o aumento da pressão da interface. Isso é atribuído ao fato de que a superfície de contato entre os corpos cresce à medida que a pressão de contato aumenta. Quando duas dessas superfícies são pressionadas uma contra a outra, os picos formarão um bom contato com o material, mas os vales formarão vazios cheios de ar. Esses vazios cheios de ar atuam como isolamento por causa da baixa condutividade térmica do ar. O número e tamanho limitados dos pontos de contato resultam em uma área de contato real significativamente menor que a área de contato aparente. No caso de material compósito metálico, que é colocado no vácuo, a condução térmica através dos pontos de contato é o principal modo de transferência de calor, e a resistência de contato é geralmente maior do que quando o material compósito está na presença de ar ou outro fluido. Além disso, a resistência ao contato térmico é significativa e pode ser dominante para bons condutores de calor, como metais, mas pode ser negligenciada para condutores de calor ruins, como isoladores.

Por exemplo:

  • condutância de contato térmico para chapas de alumínio com uma rugosidade superficial de 10 μm colocada no ar com a pressão de interface de 1 atm é h c = 3640 W / m 2 .K
  • condutância de contato térmico para placas de alumínio com uma rugosidade superficial de 10 μm colocada em hélio com a pressão de interface de 1 atm é h c = 9520 W / m 2 .K
  • condutância de contato térmico para chapas de aço inoxidável com uma rugosidade superficial de 2,5 μm colocada no ar com a pressão de interface de 1 MPa é de cerca de h c = 3000 W / m 2 .K

resistência de contato térmico pode ser minimizada aplicando um líquido condutor térmico chamado graxa térmica , como graxa de CPU, nas superfícies antes de serem pressionadas uma contra a outra. O principal papel da graxa térmica é eliminar os espaços ou espaços de ar (que atuam como isolantes térmicos) da área da interface, a fim de maximizar a transferência de calor. A condutividade térmica do material intersticial e sua pressão são as duas propriedades que governam sua influência na condutância de contato.

Referência especial: Madhusudana, Chakravarti V., Condutância de contato térmico. Springer International Publishing, 2014. ISBN: 978-3-319-01276-6.

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