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。

質問

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。

回答No.2

do_ra_ne_ko

空気を完全ガスとすると、ＰＶ＝ＧＲＴ
　　Ｐ＝(ＧＲ/V)*T
最初の温度を　ｔ＝3０℃とすると、Ｔ＝30３°Ｋ
Ｔ＝606°Ｋ　つまり、ｔ＝３３３℃まで加熱すると
圧力は２倍になります。　つまり、２ｋｇｆ/cm2abs＝１ｋｇｆ/ｃｍ^2 G

鉄板面積　Ａ＝０．７ｍ×０．４５ｍ＝７０×45＝３１５０ｃｍ２
この鉄板に加わる力Ｆ＝ＡＰ＝1×３１５０＝3150ｋｇf ＝３．５トン

・・・・たったの、３３３℃まで温度を上げただけで・・・爆発します！
・・・・あるいは鉄板の一部が裂け、噴出する熱ガスで焼け死にます。
　　　このときの噴出ガス速度は音速です。

密閉容器を加熱するなど、狂気の沙汰です！！！

回答No.1

noname#94461

銅は、KWオーダーの熱を発生する抵抗器用としては重量、高温での強度、コスト高等不利な点があり一般的には使われていないようです。
放熱特性等については知識がありませんので、起動抵抗器、負荷抵抗器のメーカーに
問い合わされるのが良いと思います。

標準の抵抗ユニットをフレームに組み込む形で受注生産されていますので、早いし確実です。
以下のようなメーカーがgoogleでまず目に付きましたので参考にして下さい。

http://www.yamabishi.co.jp/product/load/rz/

http://www.nishitei.co.jp/shingatq.htm