• ベストアンサー
※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:放熱計算)

放熱計算方法とは?

このQ&Aのポイント
  • 放熱計算とは、物体が自然に熱を放出するために必要な時間や方法を計算する方法です。
  • 質問者は、板厚1mmの鉄板がある場合、500mm×300mmのサイズで放熱できるかを知りたいとしています。
  • 放熱量は5KJであり、時間制限は4.5秒以内です。室温は20℃です。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
noname#230359
noname#230359
回答No.1

あくまでもざっくりですが、厚さが縦横寸法と比較して無視でき、かつ2面で放熱するとした場合、熱伝達を考慮すると、下記で温度計算ができると考えます。 T = Tr + (Q/mc)・exp{(-2αS/mc)×t}・・・(1) T:ある時間tでの鉄板温度[K] Tr:室温[K] m:鉄板の質量[kg] c:鉄の比熱[J/kg・k] Q:与えられた熱量[J] α:鉄→大気の熱伝達係数[W/K] S:鉄板の面積[m^2] 温度はexp関数で変化するため、室温になるのは∞時間後です。そこで、貴殿が何℃になれば完全放熱したと見なすのかを決める必要があります。少なくとも、(1)式の時定数(=2αS/mc)を大きく取れば、早く温度は下がることになります。鉄板の面積を大きくするor材質変更で大きくできるはずです。 詳細計算が必要なら、CAEで熱計算する必要があるでしょう。 上記、熱伝達係数の単位はW/(m^2・K)でした。 ところでその熱伝達率αですが、これは非常に複雑であり、対流と非常に密接な関係があります。周りの空気が層流か乱流かでも変わるようです。 従って、貴殿が設計検討されているものがどのような条件下であるのかを知る必要があります。 資料としては、 ・機械実用便覧P565~566 ・http://www.kagaku.info/faq/valve021203/valve01.htm あたりが使えそうです。

noname#230358
質問者

お礼

ありがとうございます。参考になります。 ところでαは、いくつが妥当でしょうか? いろいろ調べているのですが分かりません。 ご教授ください。 確かに熱伝達係数は、難しそうですね。 手計算で行おうとしているので厳密には出来ないと思っていますが、 感覚的に捕らえておきたいと思い計算をいています。 質問の件は、ある熱量が静止した鉄板(実際にはゆっくり動くのですが)から大気に放熱されてと考えています。 ネットで調べるとαは、1~30位のようです。(でも難しいのは理解しています。)計算上は、10を使っています。(実際と近そうな値が出ています)。 結果は、試作と実験で確認します。ありがとうございます。

全文を見る
すると、全ての回答が全文表示されます。

関連するQ&A

  • 鉄板の自然放熱時間と温度

    材質:鉄板 寸法:板厚1m 100mmx100mm 鉄の初期温度:50℃ 大気温度:20℃ 放熱面: 1:下面のみ(他の面は断熱処理) 2:全体(全面断熱処理無し) 上記の鉄板を水平にして、大気中(20℃)にさらした場合の 2種類の経過時間に対する温度変化の具体的な計算方法が 分からず、困っております。 ご教示宜しくお願いいたします。

  • 放熱量の計算式と計算を助けてください

     ビニールハウス内に銅管を張りめぐらして,お湯を循環させることで暖房することを設計したいのですが,熱湯を循環させて,何メートルの銅管を巡らしたら放熱量がどれほどになるか,見当がつきません。以下のような条件の場合の,銅管全体からの放熱量とお湯の出口での温度について,計算式と答えを教えていただけないでしょうか。 (1)室内気温:0℃ (2)銅管の長さ:50m (3)銅管の規格:内径10mm,厚さ1mm (4)投入時のお湯の温度:95℃ (5)ポンプによる流速:100リットル/分  よろしくお願いします

  • 熱量計算教えてください。

    足場鋼管(48.6mm*1.8mm*6m)を利用して温水温風発生の製作を 計画しています。並列(直列?)に数本連結し、内側に温水、外側に送風ラインを設け ビニールハウス内の作物の加温に利用します。 10,000Kcal/Hの能力 温水温度40度まで、50L/minまで 送風量50-100㎥/min程度 ハウス内温度12度以上 経験上、10,000Kcal/Hの能力で12度以上キープできます。 放熱面積(足場鋼管の本数)で悩んでいます。 簡単な放熱熱量計算を教えてください。 鉄板(1.8mm)からの放熱量計算でもOKです。 大型トラックの中古ラジエーターを検討していますが、放熱量が? その他、低コストの放熱機器があれば教えていただけますか。 宜しくお願いいたします。

  • 危険物甲種  計算問題について教えてください。

    危険物甲種 計算問題について教えてください 非常に困っています。途中計算式がまったくわからず、どうすればよいのか。 例題集から勉強してるのですが、解答が一言なので、途中計算式がわかりません。 以下に問題を写すので、途中式も入れて教えていただけたらうれしいです。 「比熱が2.5J/(g・K)である液体100gの温度を10℃から30℃まで上昇させるのに要する 熱量はどれか。」という問題です。 (1)2.5KJ (2)5KJ (3)7.5KJ (4)8.4KJ (5)10.1KJ   お願いします教えてください。

  • 導電性のある放熱用ゴム(シート)

    放熱用ゴムについて、採用を検討中です。また、できれば導電性のあるものを探しています。どなたかご存じありませんでしょうか? ちなみに現在使用しているものは、板厚は3mm程度、熱伝導率1.3W/m℃の導電性のないものを使用しています。

  • 放熱設計について

    いつもお世話になっております。 例えば、円筒外形50mm、内径40mm、長さ100mmのSUS材の片側端部表面(◎)から100度の熱を与えたとき(外径面は無視)、もう片側の端部表面温度(外気温度20℃)は何度になりますでしょうか?計算式と合わせてご教授ください。 (円筒の内径から外径へ伝わる計算式や、板材の場合の計算式などは見つかるのですが、円筒の端から端への熱伝導計算がよく分かりません。) また、その熱を放熱するために、放熱板を円筒に取り付けたいのですが、考え方も教えてください。       

  • 排気ダクトの放熱量計算

    皆様より御教授いただきたいと思います。 1mのφ100のアルミダクトが表面温度80℃で室内にあり室内温度は20℃です。 無風の室内でなく0.5m/sほどの風速があります。 この時のアルミダクトからの放熱量はどのように計算したらいいでしょうか? 過去投稿から検索してみると Q=α×S×(?T)   Q:熱量(W)   α:熱伝達率(W/m2・K)   S:表面積(m2)   ?T:温度差(K) 上記の式が挙げられておりますがこの式に当てはめて計算するものなのでしょうか? お手数ですが、御教授いただけると幸いですのでよろしく御願い致します。

  • 金属棒の放熱計算

    非常に単純な放熱計算で困っています。 ・ある金属棒を左端から加熱します。左端の温度は150℃とします。 ・その金属棒は大気中に置かれます。 ・金属棒表面で大気への放熱が生じ、金属棒の右端に向かって温度が低下してゆきます。 ・なお、金属棒右端からの放熱はないものとします。 ・金属表面温度が100℃となる距離はどのくらいか? ・金属棒は炭素鋼で、径は50mm。温度による熱伝導度の変化は無視して良い。 という問題です。        大気放熱         ↑ 加熱 -> MMMM(金属棒)MMMMMM         ↓        大気放熱 大気放熱によっても、金属棒左端は常に150℃で維持されるよう、加熱されています。 この問題を解こうとフーリエの式を使おうとしたのですが、どうも適用できないような気がします。 非常に簡単な問題のはずなのですが、解くことができません。 どのような解法があるか、ご教示を御願いします!!

  • 複数発熱素子の放熱設計について

    現在、1つの放熱器に複数素子を取り付けようとしておりますが、放熱設計に頓挫しております。 Tj 150℃ Rth(j-c) 0.5℃/W Rth(c-s) 0.5℃/W 損失 100W の素子 Tj 170℃ Rth(j-c) 0.25℃/W Rth(c-s) 0.25℃/W 損失 50W の素子 があるとします。周囲40℃です。 それぞれ、1℃/W、2.1℃/W以下の放熱器が必要である という計算はできるのですが、これらを1つの放熱器に取り付けるとき、どのような計算になるのかが解りません。 0.5℃/Wの放熱器に付ければ十分ということでしょうか。 ご教授願います。

  • たわみ計算

    外径150mm×内径60mm×高さ200mmの円柱(S50C)の上に平板 幅200×長さ200×板厚10mm (S50C)が載っております。そのときの、平板のたわみ計算(円柱の内径60mm部分のたわみ計算を出したい)を出したいのですがどのように計算すればよいでしょうか。お教えください。                S50C       ======  ← 200mm×200mm 板厚 10mm         ||         ||         ||   ←円柱 外径150mm×内径60mm 高さ200mm         ||    S50C         ||