- ベストアンサー
ジュールの法則？通電による発熱
- 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
温度を求めたいのであれば、ジュールの法則ではなく、熱計算をする必要があります。計算の原理は、〔電気入力と放熱量が平衡するときの温度を求める〕ということで、そのための計算式は、Ｉ＝αＡθ です。 Ｉは放熱量（＝電気入力）でこの場合は1.2[kW]、αは熱伝達率で[kW/m2/℃]という単位の係数、Ａはステンレス材の表面積[m2]、θはステンレス材の温度と空気温度との差[℃]です。。 また、途中の温度上昇時間が必要なら比熱が要りますが、過渡現象論で計算する必要があります。もし最終到達温度だけでいいなら、比熱は無関係で、計算は至って簡単です。 但し、αはステンレスと空気の間の熱伝達の係数を何処かから探して来なければなりません。私も直ぐには判りません。 今回のご質問で分かったと思いますが、電気応用分野では電気理論だけでなく、機械、熱、物理、化学などの周辺知識も必要になるということです。
その他の回答 (2)
- rabbit_cat
- ベストアンサー率40% (829/2062)
1200Wですか。 ＃２さんご指摘の、ステンレス・空気との間の熱伝導＋熱伝達に加えて、放射熱（輻射熱）も考える必要がありそうです。
お礼
貴重なご意見有難うございます。 皆様の意見を拝見していくうちに、「かなり難しい質問」をした事が分かりました。自分自身、更なる調査をして再度検討する考えでおります。ありがとうございました。
- ayupapa
- ベストアンサー率40% (466/1140)
Ｗ（ワット）＝Ｊ（ジュール）/Ｓ（秒）です。 あとステンレス管の長さ（ｍ）と通電時間（秒）が要るのではないでしょうか。
お礼
貴重なご意見ありがとうございます。 長さ：１ｍ、通電時間：１分を予定条件に考えております。 また、追加でご指導いただければ幸いです。
関連するQ&A
- 銅材に通電して1時間後の温度上昇量
銅材に1時間、電流を流した時の銅材の温度上昇を計算で求めたいのですが、ご教示お願いします。 導体寸法 Ｃ1100 板厚25mm 幅40mm 長さ116mm 導体体積抵抗率：1.7μΩ・cm 導体比熱：0.379 銅材比重：8.94 銅材抵抗率：0.34mΩ 電流値：160A 通電時間：3600sec 周囲環境温度：20℃ 放熱を加味した場合で、ご教示お願いいたします。
- 締切済み
- 物理学
- 通電による銅材の温度上昇について(2)
以前、銅材にある時間、電流を流した際の銅材の温度上昇を求める式を教えていただきました。 今回、空気中での放熱も考慮したいのですが放熱はどのような計算式で求めたらよいのでしょうか。 各条件と温度上昇量の計算式は下記の通りです。 (1)条件 ・銅材寸法：板厚0.2mm、幅3mm、長さ12mm ・銅材の体積抵抗率：1.7μΩ・cm ・銅材の抵抗値：0.34mΩ ・電流値：60A ・時間：10sec ・初期温度：20℃ (2)温度上昇量を求める式 熱量＝Ｉ×I×R×T・・・Ａとする 温度上昇量＝Ａ÷（銅の重量×比熱） 宜しくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 空気の熱量計算
以前にあった質問に対し、再確認したいです。 http://okwave.jp/qa/q6559338.html 同じ条件で計算すると、 Input温度 28℃ Output温度70℃ 風量200m^3/minのときの発熱量はいくらか？ 空気密度 1.29 （kg/m^3) 空気比熱 0.24 [kcal/kg ℃] 熱量 ＝ 1.29（kg/m^3)*0.24[kcal/kg ℃]*（200/60 m3/sec）*42Δt = 43.3 kcal/sec 1cal=4.19Jなので、 43.3kcal*4.19＝181ｋJ となりませんか？ 私の計算が間違っている場合、どこが待ちがっっているか、訂正してもらえると助かります。
- 締切済み
- 物理学
- 熱力学 第一法則の問題
内容積0.5m^3の密閉容積内の空気の初期状態は温度１５度、圧力0.5MPa。この容器の内圧が1MPaになるまで加熱したとすれば、空気の温度および加えた熱量はいくらか。また容器内の空気の質量はいくらか。ただし容器の熱膨張を無視し、空気のガス定数は286.8J/kg・K)、等積比熱は0.718kJ/kg・K)とする。 この解き方が分かりません。 k=0.718/0.286+1 2**((k-1)/k)=x/288.15 で温度が出ると思うのですが答えが合いません。 答えは ５７６K、６２４ｋJです よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 蛍光灯、LEDによる空気の温度上昇について
初めて質問させていただきます。 現在、蛍光灯をLEDに変えた場合に室内の温度がどれほど 上昇するのか、調べております。 自分なりに計算しましたが、正しいのか判断できずにいます。 ですので、正しいかどうか教えていただきたく投稿しました。 まず、調べてみたところ電化製品は消費電力にほぼ比例して 発熱量が増加するということがわかりました。 発熱量の求め方は下記の式だと考えております。 計算式 消費電力[W]×時間[秒]÷4.186[J/cal] これによりcalが求まり、この値に蛍光灯の灯数を掛けたものが全体の発熱量と 考えてみました。 しかし、calは水に対しての温度上昇を表してしまうと思います。 そこで、比熱を上記で求めた発熱量に掛けて求めた値が、 空気が上昇した温度になるのでしょうか？ 文章で伝えるのが難しいので私が考えた式を示します。 条件 消費電力40W、灯数40、空気比熱0.24 kcal/(kg・℃)、密度1.161 kg/m3、部屋体積100 m3 40 [W]×3600[s]÷4.186[J/cal]×40[灯] →1376 [kcal] 1376[kcal]÷0.24 [kcal/(kg・℃)]÷1.161[kg/m3]÷100 [m3] → 49℃ ありえないですが、49℃上昇したということになるのでしょうか？ 勉強不足で申し訳ありません。 このような計算式で蛍光灯による温度上昇分をもとめることができるのでしょうか？ 宜しく御願いいたします。
- 締切済み
- 化学
- 通電による銅材の温度上昇量について
銅材にある時間、電流を流した際の銅板の温度上昇量を計算で求めたいのですが、どうのような計算式で求めたらいいでしょうか。各条件は下記の通りです。 ・銅材寸法：板厚0.2mm、幅3mm、長さ12mm ・銅材の体積抵抗率：1.7μΩ・cm ・銅材の抵抗値：0.34mΩ ・電流値：60Ａ ・時間：2sec ・初期温度：20℃ 通電時間が2秒と短いため、放熱は無視しても結構です。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 化学工学の問題です。
比熱容量3.6kJ・kg－1・K－1の油が外径90mmで厚さ4mmの管を毎時2000kgの割合で流れている。管長は5mで外側は110℃の水蒸気で加熱されている。油の入り口温度は15℃で出口温度は80℃である。このときの総括伝熱係数を求めよ。また，加熱蒸気温度を120℃としたら，油の出口温度はいくらになるか。ただし総括伝熱係数，伝熱面積はか変わらないものとする。という問題で総括伝熱係数まで求めることができたのですが，その先が分かりません。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- 発熱体(3ｋW)は密閉容器内の温度を何℃まで上昇させるでしょうか。
頭上20cmの場所に発熱体(抵抗器)を設置します。発熱体に直接触れると 危険なので周囲を鉄板で覆います。この発熱体は何℃まで温度が上昇 するでしょうか。（また、鉄箱内の温度も教えてください。） ・抵抗器に電気を流し発熱させます。 （抵抗値40Ω、電流8.7A、印加電圧348V、材質 銅100%） ・抵抗器を密閉した鉄箱内に設置します。 （鉄箱寸法：高さ0.4m、横幅0.7m、奥行0.45m、板厚2.3mm、材質SPCC） ・鉄箱の周囲温度は30℃で常に一定に保たれています。 ・鉄箱内と鉄箱周囲は空気で1気圧です。 ・温度上昇による気圧変化や鉄箱寸法変化は無いものとします。 発熱体の温度が高くなれば放熱しやすくなる。 温度が高くなるほど抵抗が大きくなり電流が流れにくくなる。(⇒発熱が抑えられる） 放熱と発熱抑制により発熱体の温度上昇が止まるのではないかと思われますが、 考え方や計算方法が分からないので教えてください。 鉄箱に換気扇を(10m~3/min)設置すれば鉄箱は50℃内になりそうですが もし換気扇が無かったらどうなるのか、危険は無いか教えてください。 宜しくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- ジャケット付きタンク内の水を20℃→80℃へ加温
いつもお世話になっております。 ジャケット付きタンク内の水を加温する条件の計算方法を教えてください。 検討する項目は、下記条件のとき、ジャケット内に流入させるのに必要な蒸気量（kg／h）、蒸気ドレン量（kg／h）、ジャケット適正サイズ、80℃までの到達時間、蒸気配管サイズです。 熱量の基本式（熱量＝比熱×質量×温度差）を使って以下のような計算をしたのですが、蒸気ドレン量、ジャケット適正サイズをどのように考えればいいかわかりません。 計算方法を教えてください。 （条件） 1、タンク内の水容量：10ｋＬ（10m^3） 2、加温条件：20℃→80℃ 3、ジャケット伝熱面積：20^3（材質：SUS304、板厚：8mm） 4、蒸気流速：40m/sec 5、蒸気仕様：0.05MPa（飽和蒸気） （検討） 1)水を⊿T加温するための熱量Q1 Q1＝比熱(998kg/m^3)×密度(4.2kJ/kg・℃)×体積(10m^3)×⊿T(60℃) ≒2.5×10^6[kJ] 2)SUS304を⊿T加温するための熱量Q2 Q2＝比熱(7.9kg/m^3)×密度(0.6kJ/kg・℃)×体積(20m^3)×⊿T(60℃) ≒5.7×10^3[kJ] 3)タンクを⊿T加温するための熱量Q Q=Q1+Q2≒2.5×10^6[kJ] 4)3)の熱量を0.05MPaの飽和蒸気で加温するための熱量は （蒸気表より0.05MPaのエンタルピは2645.9kJ/kgより） 2.5×10^6[kJ]／2645.9[kJ/kg]＝948.6[kg] 5)1時間で加熱した場合の蒸気量 948.6[kg/h] 6)5)の蒸気量での適正配管サイズ 948.6[kg/h]→0.26[kg/sec]、流速：40m/sec （蒸気表より0.05MPaの容積比は3.2m^3/kgより） 断面積＝0.26[kg/sec]／3.2[m^3/kg]／40[m/sec] ＝2.03×10^-3[m^3] 配管内直径＝2×（2.03×10^-3[m^3]／π）^0.5 ≒Φ40
- 締切済み
- 機械設計
お礼
貴重なご意見ありがとうございます。 ご回答して頂いた内容を拝見する限り、素人では、無理のような気がします。実験をやっての裏付けとして計算出来ない物か？と 安易な考えから質問してみたのですが、再検討してみます。