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 (voir figure ci-dessous). 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 (C_p = 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/C_min. Où, U représente le coefficient d’échange global, A la surface d’échange et C_min (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.