Resistência térmica de contato

A utilidade da analogia entre o fluxo de corrente elétrica e o fluxo de calor se torna aparente quando é necessária uma descrição satisfatória da transferência de calor na interface entre dois meios condutores. Devido a limitações de usinagem, duas superfícies nunca terão contato perfeito ao serem pressionadas entre si. Pequenos espaçamentos sempre existirão entre as duas superfície de contato, devido à rigidez.

Pela interface entre duas faces em contato, há dois modos de transferência de calor. O primeiro é a condução através de pontos de contato sólido-sólido (Q_condução), que é muito eficaz. O segundo é a convecção pelos espaçamentos preenchidos com gás (Q_espaçamento) que, devido à baixa condutividade térmica, pode ser muito fraca. Para lidar com a resistência térmica de contato, uma condutância entre as faces, h_c, é colocada em série com o meio condutor em ambos os lados, como mostra a figura a seguir.

A condutância h_c é semelhante ao coeficiente de transferência de calor por convecção e usa as mesmas unidades (W/m² ºK). Se ΔT é a diferença de temperatura entre uma interface da área A, então Q é a taxa de transferência de calor dada por Q = A h_c ΔT. Com a analogia térmica-elétrica, você pode usar Q = ΔT/R_t, onde R_t é a resistência térmica de contato e é dada por R_t = 1/(A h_c).

A condutância entre faces, h_c, depende dos seguintes fatores:

• O acabamento da superfície das faces em contato.
• O material de cada face.
• A pressão com que as superfícies são unidas.
• A substância nos espaçamentos entre as faces em contato.

A tabela a seguir mostra alguns valores típicos da condutância entre faces para acabamentos de superfície normais e pressões de contato moderadas (1 a 10 atm). Os espaçamentos de ar não são esvaziados, exceto quando indicado:

A tabela a seguir lista a thermal contact resistance (resistência térmica de contato) resistência térmica de contato para interfaces metálicas sob condições de vácuo: