- ベストアンサー
ニクロム線の温度、計算
- みんなの回答 （3）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
手順としては、２段階になるかと思います。 1. ニクロム線の断面積と長さから、電気抵抗を求める。 得られた電気抵抗と印加電圧から電流を求める。 次に、 2.（電流がニクロム線断面内を均一に流れると仮定（これは、１の電気抵抗計算でも暗黙に仮定していますが）すれば）、抵抗率と断面内での電流密度から断面内発熱の密度が決まります。 3.軸対称のモデルで、熱が（各層の温度差にしたがって）半径方向にはけるとすれば、温度に関する微分方程式ができて、 温度分布（の時間変化）を計算できるかと思います。
その他の回答 (2)
- foobar
- ベストアンサー率44% (1423/3185)
＃２訂正 q12とq23を求める式では分母のLは必要ですね。 q34はニクロム線表面で、B3が熱伝達率なので、分母のLは不要かと思います。
- foobar
- ベストアンサー率44% (1423/3185)
＃１補足欄に関して ・q12=などの式で、Lで割っているのは？？ (qlmはlとmの境界面での熱輸送なので、Lは出てこないのでは？） ・A1,A2,A3は比熱ではなくて熱容量（比熱に体積もしくは質量をかけたもの）ですよね。 ・q1,q2,q3は全体の発熱(I^2R)で等しい値でしょうか？ そのあたり、チェックする必要があるかと思います。
補足
ご返答、ありがとうございます。 大変、感謝しております。 ｑ34のＬは書き間違えました。 ご指摘ありがとうございます。 q1＝q2＝q3は同じ値を代入しています。 また、A1,A2,A3に関しても比熱に体積をかけています。 そこで、A1=A2=A3は同じ比熱値を代入し、各層の体積をかけています。 ただ、比熱の単位は（J/g・K)でやっています。単位換算する必要があるのでしょうか？ ただの計算ミスでは本当に申し訳ないので、もう一度計算してみます。
関連するQ&A
- ニクロム線の温度上昇計算
円柱型のニクロム線に瞬時的(20us程度の時間)で電流を流した時の側面の温度上昇値を求めたいのですが、当方熱に関しては素人であり、その計算方法で困っています。以下2点についてご回答戴ければ幸いです。 [把握している値] ・ニクロムに流れる電流 ・比熱、比重、線径、断面積、熱膨張率、抵抗温度係数 [聞きたいこと] (1) 非常に単純なケース、具体的には ・電流は断面中を一様に流れる。物性値も一様 を仮定すれば、発熱温度も一様となりその温度上昇値は ΔT=J/C J:瞬時的に加えた総合エネルギー C:熱容量 J=∫I(t)^2R(T)dt I:電流 R:ニクロムの抵抗 で与えられると思うのですが、正しいでしょうか。 (2) 実際は(1)のケースが成り立つことはないと思うのですが、 より詳細に計算するには、どういったところを学習すればよいでしょうか。 キーワード等を挙げて頂けると助かります。 少々状況が分かりづらいかもしれませんので、追加で記入しました。 [質問背景] 市販されている放射温度計(1ms程度の応答速度)よりも高速な放射温度計(10us程度の応答速度)の性能を評価、確認したくusオーダで高温変化する発熱器を探していたのですがなかなか見つかりません。そこでニクロムに急激に電気エネルギーを加えることでその熱源を実現できないかと思い、このような質問をしました。
- ベストアンサー
- 機械設計
- 比熱と熱伝導率の温度特性について
炭素鋼の比熱と熱伝導率をハンドブックで調べると、 温度[℃]、比熱[J/kgK]、熱伝導率[W/mK] 200、514、48 400、586、41 500、648、38 600、707、34 800、623、25 900、548、27 とありました。 このように、温度によって比熱や熱伝導率はどうして変化するのですか？ 極大値や極小値があるのはどうしてですか？ また、この数値をある解析に使おうと考えており、 各温度の間は最小自乗法で補間しようと思っているのですが、 このような場合、補間は普通どういったものを使いますか？ 素人的な質問をいろいろ書きましたが、 詳しい説明を宜しくお願い致します。
- ベストアンサー
- その他（学問・教育）
- 異なる物体の熱伝導計算
異なる物体の熱伝導計算について、教えてください。 詳細は下記になります。 温度が異なる(温度：A>B)物体A、体Bが接触します。 この時、移動する熱量は？ ※外気は無視する。 ?接触時間 ?接触面積 ?物体A、Bの重量 ?物体A、Bの体積 ?物体A、Bの比熱 ?物体A、Bの熱伝導率 ?接触前の物体A、Bの温度 ?～?があれば、計算出来ると思うのですが、 計算方法が分かりません。 熱伝導率がJ/(s・m・K)なので、単純に [物体Aの熱伝導率]×[物体Aの厚み]×[接触時間]×[物体Aの温度] でイイのでしょうか？ それとも、計算では導けないのでしょうか？ 外気は無視しているので、熱伝達率は関係ないとは思います。 以上、ご教授願います。
- 締切済み
- 機械設計
- ヒータ上で金属を暖めたときの、設定温度までの到達…
ヒータ上で金属を暖めたときの、設定温度までの到達時間の計算 フラットなヒータ（125℃）の上に金属の薄板を乗せたとき、常温（25℃）から何秒で金属板上面が125℃まで上昇するかを計算したいのですが、どうしても計算式が導き出せません。 前提条件として、ヒータの熱容量は十分大きく、熱の降下は無い事とします。 また、恐らく計算式上に出てくるであろう、熱伝導率、比熱、密度、体積などは調べてあります。熱伝達率は不明なのですが計算上必要でしょうか？ 以上、どなたかご教授いただけると非常に助かります。
- 締切済み
- 機械設計
- 平衡温度の計算
φ60[mm]厚さ0.2[mm]の銅が50[W]で熱せられたときの平衡温度が知りたいのですが解りません。計算方法をお教え下さい。 環境条件として真空中で温度20℃としています。 足りない知識ですが計算をしてみました。 銅板の重さが直径60［mm］厚さ0.2［mm］密度を8.96［g/cm2］から5.064［g］ 比熱が385［J/（kg・℃）］から重さをかけて 385［J/（kg・℃）］*0.005064［kg］＝1.95［J/℃］ 50［W］＝50［J/s］で熱することから 50［J/s］/1.95［J/℃］＝25.64［℃/s］ 1秒間に25.64［℃］上昇する感じなのでしょうか？ ただこの先温度が平衡になったときの求め方がわかりません・・・ ご教授ありがとうございます。 丁寧な説明を本当にありがとうございます。 ただ、熱伝達率の求め方がやはりよくわかりません。 ＞実際の計算は、以下の式で求めます。 ＞熱伝達率 ＝ ｼｭﾃﾌｧﾝ-ﾎﾞﾙﾂﾏﾝ定数×物体の放射率×(物体の絶対耐温度^4－環境の絶対温度^4) ですが、値を入れると以下で良いのでしょうか？ 熱伝達率 ＝ 5.67X10^-8 X 0.07 X{（950+273.15）^4－（20+273.15）^4} でしょうか？でもこれだと9.52［W/Km^2］にはならない様な。。。 何度も申し訳ありませんが、ご教授頂けないでしょうか。宜しくお願い致します。
- 締切済み
- その他（開発・設計）
- 熱伝導率と比熱の両方を組み合わせた指標
熱伝導率とは熱の伝わりやすさ 比熱とは1グラムを1℃上昇させるエネルギー を表していると考えています この熱伝導率と比熱の２つを組み合わせた温度上昇のしやすさを表す指標はありますか？ また、熱浸透率は何を表していますか？
- 締切済み
- 製品設計
- 伝熱の計算及び考え方を教えてください。
自動車のオイルパン内に加熱器を設け、エンジン始動前にオイルの温度を50℃ほど加熱したい場合の加熱器のおおよその出力を求めたいのですが、伝熱計算の方法が分かりません。 オイルの体積V=4 L 比熱C=2.13 kJ/(kg・K) 密度ρ=0.852 kg/m3 オイルパンの熱伝導率λ=60 W/(m・K) 密度ρ'=7870 kg/m3 比熱C=0.482 kJ/(kg・K) （１）加熱器とオイルの熱伝達 （２）オイルとオイルパンの熱伝達 （３）オイルパンと外気の熱伝達 （４）オイルの熱容量 （５）オイルパンの熱容量 これ以外の伝熱計算は必要になりますでしょうか？ 実際にはオイルパンと他の部品がつながっているので、そこにも伝熱が生じると思いますが、今回は生じないと仮定しております。 また、エンジン始動前なので、加熱器以外からの放熱はないものとします。 厳密に行なおうとするとかなり複雑な伝熱なってしまうと思うので、おおよその値を試算するだけでいいので、どなたかアドバイスお願いいたします。 他に条件が必要であれば補足いたします。 よろしくお願いいたします
- 締切済み
- 製品設計
- 熱伝導率と比熱の関係について
今、熱伝導率について調べています。 熱を伝えやすいということですよね？ 調べていると、色々な式が出てきて、どんどん分からなくなっていきます。 比熱が小さいものは熱伝導率が高いというわけではないのですか？ 例えば、何か物体の放熱をさせたいときに、 熱源に金属などの、比熱が低いものを密着させておけば、 熱源の温度も下がりやすいイメージがわくのですが、 この考えは間違いでしょうか。 熱伝導率と比熱の関係について、分かりやすく説明していただきたいです。
- 締切済み
- 物理学
補足
早速のご返答、ありがとうございます。 電気抵抗と印加電圧は求めてあり、電流も計算できました。 実際、私自身が求めた式で計算してみたのですが思うような答えがでません。 実際の式ですが・・・ 区間［0,t］だとし h1=∫(C1*q1-q12)dt*1/A1 q12={(h1-h2)*B1*Z1}/L h2=∫(C2*q2+q12-q23)dt*1/A2 q23={(h2-h3)*B2*Z2}/L h3=∫(C3*q3+q23-q34)dt*1/A3 q34=(h3*B3*Z3)/L 各アルファベットに続く１～３＝中心から外側に対応 h1～h3=中心から外側に向かって、各層の温度 C=面積比 q=熱流量 B1=B2=熱伝導率 B3=熱伝達率 Z=各層の側面積 A=比熱 L=各層との平均距離 このような式から私は温度を求めようとしたのですが、ほとんど温度があがりませんでした。 どこか式自体が間違っているでしょうか？ よろしくお願いします。