熱抵抗から熱伝導係数を算出できる？

質問

熱抵抗から熱伝導係数を算出することは可能でしょうか？

パソコンで熱に関するシミュレーションを行うのですが、出てきた数値は熱抵抗で、パソコンには熱伝導係数で入力する必要があり、どのように変換してよいものやら困っております。単位は以下のとおりです。

熱抵抗　0.01 ℃/W

熱伝導係数　?? W/mm^2・℃

自分なりに調べたところ、熱伝導係数は熱抵抗の逆数ということで

1/0.01 = 100 W/m^2・℃

単位をW/mm^2・℃に変換すると

100 / 1000000 = 0.0001 W/mm^2・℃

こんな数値が出ましたが、あっているのかどうか確認が取れずどうしようも無くなってしまいました。
分かる方がいらっしゃいましたらご教授頂けると助かります。よろしくお願いします。

回答No.2

okormazd · ベストアンサー

「熱伝導係数」という用語は、建築関係で使われているようですが、あまり一般的ではありません。
「熱伝導率」と紛らわしいし、一般に使われている「熱伝達係数」の特別な場合になります。

そこでは、「熱伝導係数」を「熱伝導率」/「材料の厚さ」としています。「熱伝導率」の単位は、[W/(m・K)]だから、「熱伝導係数」の単位は、[W/(m^2・K)]になります。これは、固体の表面間あるいは境界間に適用する場合は、「熱伝導係数は熱抵抗の逆数を断面積で割る」と、いえます。

「熱伝導係数」はこのように使われていますが、たとえば、固体と流体が接していて、流体に流れがある場合には、流体の熱伝導率に意味がなくなり、固体から流体への伝熱に対しては適用できません。

したがって、
一般には、「熱伝達係数は熱抵抗の逆数を断面積で割る」とされています。「熱伝達係数」と「熱伝導係数」は特別な場合を除き、同じものではありません。

さて、質問の熱抵抗が、固体の表面温度か境界温度によって決まる固体中の伝熱に対してのものであれば、

「熱伝導係数」=1/(「熱抵抗」*「断面積」)
でいいでしょう。

単位ですが、上記の説明では、

「熱抵抗」：[℃/W]
「熱伝導係数」：[W/(m^2・℃)]
「断面積」：[m^2]

です。

なお、
「熱伝導係数は熱抵抗の逆数」とした場合、単位は、

「熱抵抗」：[m^2・℃/W]
「熱伝導係数」：[W/(m^2・℃)]

でないといけません。「熱抵抗」に「断面積」を掛けてください。
これは、伝熱計算式、

Q=hΔt=1/R・Δt

で、単位面積当たりで計算しているだけです。要するに、Qが[W/m^2]の単位で出る。

ちなみに、
「熱伝達係数」：[W/(m^2・K)]です。℃でもKでも同じです。

質問が、一般の熱抵抗、熱伝達についての話しなら、条件を書いて改めて質問してください。

お礼

ご指摘の通り固体のみのシミュレーションとなっておりましたのでご教授頂いた式で計算出来ました。「熱伝達係数」ではなく「熱伝導係数」とされているのもそこからきているのですね。おおよそ狙い通りの結果を出すことが出来ました。全て解決しました。とても分かりやすい回答ありがとう御座いました。

回答No.1

sat000

次からは空行を減らしてください、その方が回答を書きやすいので。
それはさておき、
> 熱伝導係数は熱抵抗の逆数
違います。
それから、熱伝導係数という言い方は若干奇妙で、熱伝導率（あるいは熱伝導度、Thermal Conductivity）と熱伝達率(あるいは熱伝達係数、Heat Transfer Coefficient)がごちゃ混ぜになった感じですが、書かれた次元から熱伝達率と解釈します(熱伝導率だと次元がW/(m K)になる)。
熱抵抗の次元は K/W、熱伝達率の次元は W/(m^2 K) です。
それから熱伝達率では℃ではなく、Kを使いましょう。
m^2はどこへ消えましたか？単に数字の逆数をとっても駄目です。
熱抵抗R [K/W]は、R = ΔT/Q、ここでΔTは温度差、Qは[W]の次元で、単位時間当たりに発生する熱量です。
一方、熱伝達率hは Q = h A ΔT です。ここで、hは熱伝達率 [W/m^2 K]、Aは面積。
よって、Q = ΔT/R = h A ΔT となり、h = 1/(A R) となります。
ただ、熱抵抗も熱伝達率も本質的には同じようなもので、シミュレーションではなく、机上でエイヤーと大雑把に見積もるために使用される方が多いのはないかと思います。

お礼

単に逆数をとってもダメなのですね。単位と数値の名称はソフトで要求されるものそのままを記載したのですが、正しくないのですか...。参考になりました。ありがとう御座いました。