太陽熱による筐体内の温度上昇について

質問

タイトルに記述した通り、
太陽の熱の影響による筐体内の温度上昇の手計算方法が知りたいです。
ちなみに、筐体は今回の場合、鋳鉄（20.1W/m・K、厚さ50mm）です。
宜しくお願いします。

回答No.1

noname#230359

この計算は，計算しても結果と実際は大きく異なると思います。太陽熱は天候によって変化する，太陽熱は筐体の一部から入る，筐体周囲の温度が変化する，筐体周囲の空気の流れがあるなどがその原因です。
　それでも計算する場合，次のように三段階で考えてはいかがでしょうか。

１． 第１ステップ（筐体外表面から熱放射がなく１時間以内の過渡的な温度とする）

１）太陽から筐体への熱量を計算する。
次のＵＲＬから，
http://www12.ocn.ne.jp/~take03/j12energ.htm
「太陽から地球に 1分間 1平方cmあたり　　 2 cal/分」
この値を，筐体の投影面積（太陽中心に面した垂直方向の面積）に掛けて，筐体への全熱量Ｑを計算する。

２）１） で計算した全熱量Ｑ及び筐体の鋳鉄の体積Ｖから，筐体自体の温度上昇Δｔを計算する。このとき，温度上昇前の温度ｔ１は，筐体の内表面温度として，夜間の大気温度で計算する。

３）筐体の外表面温度ｔ２は，２）で計算した温度上昇Δｔを２倍して，筐体の内表面温度ｔ１を加算する。つまり，ｔ２＝Δｔ＋ｔ１になる。

２．第２ステップ（しかし，実際には筐体外表面から放熱がある）
　上述第１ステップを吟味すると，実際には，
? 筐体からの熱によって，ｔ１は時間とともに上昇して，筐体外表面温度に近づく。
? その状態でも，Ｑは一定量筐体に入ってくる。
? 実際には，筐体外表面からは放熱があるので，筐体外表面温度は一定に飽和する。

３．第３ステップ（それでは，どうなるのか）
　現実には，上述２）の全熱量Ｑから放熱分Ｑ１をひいた熱量を計算して，温度上昇前の温度を周囲温度に替えて，３）の計算で求める。

お礼

yukioさん、どうもありがとうございます。
自分でも近いようなことは考えていたのですが、詳細部分を参考にさせていただきます。