• 締切済み

プラスチックの熱伝達に教えて下さい

直径2mmのプラスチックの円柱があります。 無限に長いと仮定します。 20℃の空気中に置いています。 プラスチックの熱伝導率は0.1[W/(mK)]とします。 今円柱の温度が100℃として、その円柱が冷めて中心まで20℃になるにはどれくらいの時間がかかるのでしょうか? また、周囲が空気中では無く20℃の水の場合、 円柱が冷めて中心まで20℃になるにはどれくらいの時間がかかるのでしょうか? 空気、水ともプラスチックからの放熱による温度上昇は 考慮しません。 どなたか求める式も含めて教えて頂けると助かります。 よろしくお願いします。

みんなの回答

  • act_chem
  • ベストアンサー率46% (28/60)
回答No.1

厳密な意味でいえば、限りなく20℃に近づきますが、絶対に20℃にはなりません。熱伝導は温度差が無いと起こりませんので。よってどこまでで近似するかによって到達時間は異なると思います。

nextrom
質問者

補足

ご回答ありがとうございます。 それでは円柱が21℃になるまで、とするとどうなるのでしょうか?

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

  • 自然対流中の熱伝達について

    自然対流の中における、熱伝達率の求め方についての質問です。 自然対流となる状況に、円柱が縦方向に吊り下げられており、円柱の中心には一定の発熱をする円柱のヒーターが入っているとします。 計算でこのときの円柱の定常状態を知りたいのですが 熱伝達率を計算するときに Wikipedia(https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E4%BC%9D%E9%81%94%E7%8E%87) をはじめとするさまざまな文献には、 熱せられている板の上面でのヌセルト数は Nu=0.54(Pr・Gr)^0.25 で熱せられている板の下面でのヌセルト数は Nu=0.27(Pr・Gr)^0.25 とあります。 このとき、 ”これらの実験式を用いる場合、物性値は膜温度(壁面温度と無限遠の流体温度の平均)を用いる。” とあります。 熱伝達率hは h=(Nu・k)/L k:空気の熱伝導率 L:代表長さ であるため、上面のほうが多く熱が逃げると考えられます。 しかし、実際に中にヒーターを入れた円柱をたてに吊るして温度を測定すると、 下面より上面のほうが温度が高くなっています。 「円柱が熱せられることで上昇気流が生じ、熱せられた空気が上面近傍には存在しているので、 上面のほうが温度が高い」 と感覚的には思うのですが、上記の式および注記によれば、近傍の流体の温度は関係なく、 物質の温度と無限円の流体の温度のみが効いてくるため、この感覚とずれますし、測定結果ともずれるように思えます。 円柱のようなものの上面、下面に平板の式を当てはめるのが間違っているのでしょうか? それともほかに何か見落としている条件があるのでしょうか? ご回答、よろしくお願いいたします。

  • 円柱の熱伝導式

    長さL、直径D1、熱伝導係数k1の円柱が温度T1の物体に埋め込まれており、円柱の片端面のみが温度T2の物体に接触している場合の円柱の熱伝導式を教えてください。 また上記の円柱を円柱1としたとき、図のように内部に直径D2、長さ(L-1)、熱伝導係数k2の円柱2が埋め込まれている場合の円柱1と円柱2全体の熱伝導式も教えてください。 このときの円柱1と円柱2の熱伝達係数はcです。 よろしくお願いします。

  • 矩形流路での熱伝達係数について

    断面が0.02m×0.02mで長さが1mの長方形の管の底部を50℃で温め、管内に水を低速で流しています。 水の熱伝導係数と入り口温度および相当直径はわかっていますが、出口温度はわかりません。 この場合、電熱量・熱伝達係数・水の出口温度はどうやって計算すればいいのでしょうか? どなたかよろしくお願いします。

  • 熱伝達率について

    放熱面積1?について物体と周囲温度の温度差1℃あたり約12Wの熱伝達(≒放熱)ができるとのことですが、この12Wは無風状態の空気の値でよろしいでしょうか? また、熱伝達率なる係数は定数ではなく、物体の温度が鉄の融点1535℃とし 周囲温度を25℃とした場合の熱伝達率は370W/?・K程度の値になるそうなのですが、370W/?・Kの値の根拠がどうしてもわかりません。 ネットなどにて調査しているのですが、かなり複雑なようで、なかなかHITしない状態です。お恥ずかしいかぎりですが、ご教示願います。

  • 熱伝導率 熱伝達率 プラスチック 冷却 時間

    熱可塑性プラスチック(PP)を溶かして、水に付けて冷却、硬化させる際に、どれくらい水につけていれば、目的の温度になるかという問題に直面しています。 200度に溶かしたPPを40℃まで冷やすのに必要な時間(秒)を求めたいのですが、 断面積70mm^2、長さ4500mmのPPを、18℃の水に浸した場合、何秒となるんでしょうか。。 どの公式(?)に当てはめればいいのかまったく見当がつかないのです。できれば、式も挙げて頂けると嬉しいですが、どなたかお分かりになる方いらっしゃいましたら、よろしくお願いいたします。 。

  • 熱伝導について教えて下さい!m(__)m

    水槽内の水が空気の接触によりどの様に温度変化するか教えて欲しいです! 1.室内温度_17℃ 2.水槽温度_8℃ 3.水槽寸法_W1500*H1500*D4000(mm) 空気と接触するのは水槽の表面(上部)のみです。 1時間後に水槽の温度が何℃上昇するか教えて下さい。 宜しくお願い致しますm(__)m

  • 熱移動の現象は定常状態とする。各材料の熱伝導率は モルタル λ=1.087[W/(mK)] コンクリート  λ=1.637[W/(mk)] ベニヤ板   λ=0.129[W/(mk)] 空気層(半密閉)厚4cmの熱抵抗は0.18 [m2K/W] 熱伝達率は 外気側壁表面   α=14.0[W/(m2K] 室内側壁表面   α=4.0[W/(m2K] 1)コンクリートとモルタルの境界面が8.0℃、コンクリートと空気層の境界面15.0℃の場合にコンクリート内を流れる熱流[W/m2]を求めよ。 2)コンクリートと空気層の境界面15.0℃、モルタルの外気側表面温度8.0℃の場合に、壁内を流れる熱流[W/m2]を求めよ。 3)コンクリートと空気層の境界面15.0℃、外気気温が8.0℃の場合いに、外気に流れる熱流[W/m2]を求めよ。 4)室内温度25.0℃、外気気温-15.0℃のとき、ベニヤ板の室内側表面温度は何℃か? 5)上の場合、空気層の代わりに同じあ厚さ(4cm)の断熱材(発泡ポリスチレン)を貼ると、ベニヤ板の室内側表面温度は何℃になるか? 発泡ポリスチレンの熱伝導率は λ=0.037[W/(mK)]とする。 お願いします。教えてください。

  • 熱伝導

    熱電導率が0。60W/mkのガラスでつくった5mmの厚さの窓ガラス と、同じ材料でつくった厚さ1。5mmのガラス板2枚で2。0mmの厚さ の空気(熱伝導率2。5÷100W/mk)をはさんでつくった2重ガラス とを比べた場合、両面に同じ温度差を与えたときに伝わる熱量の比はどうな るか教えてください。

  • 熱伝達の問題です。

    どなたか解き方、解答を教えて頂けないでしょうか。解答がないため困っています。よろしくお願いいたします。 直径0.5mmのニクロム線を通過伝熱して20℃の空気中に置く。熱伝達率が100W/m2・Kのとき、ニクロム線温度は500℃であった。このニクロム線の単位長さあたりの発熱量を求めよ。(ニクロム線の両断面からの発熱は無視する)

  • 熱伝導に関する問題です。

    伝熱工学の熱伝導に関する問題です。どなたか次の問題を教えていただけませんか? 「半径R(m)の金属球が温度TA(K)の空気中にある。金属球の内部にはヒーターがあり、その表面の温度は常にTR(K)(TR>TA)となるように保持されている。今、空気は静止しており、対流が生じないとする。 今、原点を球の中心にとるとき、空気中(r≧R)の定常状態における温度分布が次式のようになることを示しなさい。ただし、r=RでT=TR,r=∞でT=TAとし、空気の熱伝導率をλ(W/mK)とする。 T=(TR-TA)R/r+TA