アルミ+鉄+アルミ 熱効率はどの材質に依存

質問

教えてください。

鍋の熱効率のことで疑問なのですが、
三層構造のアルミ+鉄+アルミの場合、熱効率はどの材質に依存するのでしょうか。

アルミのほうが鉄より熱くなりやすいですよね。
でもこうしてサンドイッチしてる場合、鉄の性質に引きずられるんでしょうか。
厚さは例えば全部0.8mmのものとします。

よろしくお願いします。

回答No.2

drmuraberg · ベストアンサー

熱効率とは、熱の伝わり易さの意味でしょうか。

それならば、熱抵抗Ｒを比較して見れば良いかと思います。

厚さｄで面積Ｓの板材がｎ枚張り合わされた材料では

R = (Σdi/λi)/S 和は1～n

ここにdiとλi はそれぞれi 番目の材料の厚さと熱伝導率です。

鉄だけ、アルミだけ、アルミ・鉄・アルミの時のRf,Ra,Rafaは
全体の厚味をＤとすると、それぞれ
Rf = D/Sλｆ
Ra = D/Sλa
Rafa = ((D/3)/λa + (D/3)/λf + ((D/3)/λa)/S

アルミの熱伝導率は鉄の３倍だから、λa = 3λf　と置けば

Rf = D/Sλｆ
Ra = D/3Sλf = Rf/3　　　　　　　鉄に較べ３倍熱を通しやすい。
Rafa = (D/Sλｆ)*5/9 = Rf*5/9　　鉄に較べ１．８倍熱を通しやすい。

これから見ると鉄層を１／３入れただけで熱の通り易さは１／３以上に
低下するといえます。
つまり、「鉄の性質に引きずられる」と言えるかも知れません。

ご存じの様に鉄とアルミは熱膨張率も異なります。
始めは密着して接合されていた面も、繰り返し使用中に界面にクラックが
出て剥がれるかも知れません。この場合、中間に真空層が入ることに
なるので熱抵抗は大幅に上がります。Ｎｏ．１の回答に有るように。

お礼

Ｎｏ１様のご回答も理解することが出来ました。
下位の材質に依存することと、経年使用により空気が入った場合は大幅に効率が悪化するということですね。
丁寧に教えていただき有難う御座いました。

回答No.1

noname#160321

どれでもありません。
金属間接合の不整合で出来る欠陥が一番の原因です。

お礼

意味が分からなかったのですが、Ｎｏ２様からのご回答で理解出来ました。
ありがとうございました。