Testo Progetto 1

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Politecnico di Milano Scuola di Ingegneria Industriale e dell’Informazione Scambio Termico e di Massa LM Ingegneria Energetica a.a. 2022-2023 – PROGETTO 1 Il processo produttivo di un wafer di semiconduttori prevede una fase di riscaldamento eseguita in un ambiente confinato contenente un gas inerte, nella Figura 1 si riporta la schematizzazione del sistema. Il riscaldamento del wafer (parete 1), la cui superficie è grigia e diffusa, avviene tramite una sorgente a fascio di ioni (non mostrata) che garantisce una potenza termica entrante uniforme e costante di Q1=2000 W. Le restanti pareti della cavità sono tutte opache, grigie, diffuse e a temperatura imposta (εi e Ti sono riportate nella Tabella 1 insieme alle relative dimensioni). Nell’ipotesi di poter trascurare le dispersioni termiche convettive interne ed esterne alla cavità, di essere in condizioni stazionarie e di poter considerare valida una schematizzazione 2D, determinare quanto segue. Figura 1 – Schema della cavità Tabella 1 – Principali dati della cavità nella configurazione iniziale ID sup L [m] T [K] ε 1 0.2 0.9 2 0.3 450 0.5 3 0.5 400 0.99 4 330 0.2 5 0.7 350 0.5 1. La matrice Fij di tutti i fattori di vista tra le 5 superfici che compongono la cavità. 2. La temperatura alla quale si porta la superficie del wafer (T1). 3. Per poter avere un accesso ottico alla cavità, la superficie 4 viene sostituita con una parzialmente trasparente, avente trasmittanza ed emissività totali rispettivamente τ4 = 0.75 e ε4 = 0.2. Assumendo che la temperatura dell’ambiente esterno alla cavità sia di T amb = 290 K, determinare la potenza termica 𝑄𝑄1 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁𝑁 che la sorgente a ioni deve fornire alla superficie del wafer per poterla mantenere alla stessa temperatura ottenuta nel punto precedente. 4. Attraverso l’accesso ottico…