0139-4ACh4. Refroidissement du micro-processeur d’un ordinateur

Pour refroidir le microprocesseur d’un ordinateur qui génère une puissance thermique d’environ 200 W, on dispose un radiateur contre ce microprocesseur. La taille du ventilateur impose les conditions d’écoulement de l’air de refroidissement conduisant à un coefficient d’échange global de 40 W.m-2.K-1, pour un débit d’air de 50 m3.h-1 (Cp = 1006 J.kg-1.K-1 et ρ = 1,29 kg.m-3). On choisit une température d’entrée de 21°C pour le dimensionnement.

1-) Calculez la température de sortie de l’air après un temps suffisamment long pour considérer le régime permanent atteint.

2-) Calculez la température initiale du microprocesseur pour les efficacités d’échange (efficacité de chauffage) suivantes : 30%, 40% et 55%.

On appelle nombre d’unités de transfert, le nombre adimensionnel : NUT = UA/Cmin. Où, U représente le coefficient d’échange global, A la surface d’échange et Cmin (W.K-1) la capacité calorifique minimale (se rapportant en pratique au débit thermique minimal.  Dans le cas de cette application, on rappelle par ailleurs que l’efficacité de l’échangeur peut être obtenue par : ε = 1 – exp(-NUT).

3-) Par la méthode des NUT, déterminez la surface d’échange à mettre en œuvre.

Après la détermination de la surface d’échange, et pour une température d’entrée de l’air de -2°C en hiver et 35°C en été, calculez :

4-) La température de sortie de l’air.

5-) La température initiale du microprocesseur.

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