放射熱の計算方法を教えてください。

質問

宜しくお願いします。

通常、アルミ箱の側面板からの放射熱の算出は、
　　　　Q=５．６７×ε(放射率）×｛（Ｔｆ／１００）^4－（Ｔ0／１００）^4｝
求められますよね？　(アルミε=0.05）

もし、アルミ板（３ｍｍ）の内部にグラスウール１０Ｋ、１００ｍｍが貼ってある時、
放射率εはどの値を使用して、また最初の式のアルミ表面温度Ｔｆと外気温度Ｔ０を
使用して求めればよいのでしょうか？

どうか、宜しくご指導お願い致します。

回答No.3

FT56F001 · ベストアンサー

>もし、アルミ板（３ｍｍ）の内部にグラスウール１０Ｋ、１００ｍｍが貼ってある時、
>放射率εはどの値を使用して、また最初の式のアルミ表面温度Ｔｆと外気温度Ｔ０を
>使用して求めればよいのでしょうか？
グラスウールを伝わってアルミ外壁まで来た熱が，外界へ放射で伝わるのなら，壁の外側の放射率で計算することになります。外面がアルミ(塗装なし)ならアルミの放射率を，外面にグラスウールが吹き付けてあるならグラスウールの放射率を，塗装してあれば塗料の放射率(ε=0.3～0.9)を用います。
これらの場合，この式で計算した放射による熱移動分は，自然対流による空気への熱伝達α*(Tf－T0)に加えて使うことになります。
もし，乾燥炉内に赤熱した部分(数百℃以上)があって，そこから出た熱赤外線が乾燥炉の外へ放射されているならば，その部分の熱損失を単独に考える必要があります。

仮に外壁が21.4℃，外気が20℃とします。自然対流による熱伝達は2～10W/m^2・K程度なので，熱流束としては1.4K*(2～10W/m^2・K)=2.8～14W/m^2程度になります。
一方，放射による熱流束は
Q=5.67×ε(放射率）×｛（Ｔｆ／100）^4－（Ｔ0／100）^4｝
(塗料ε=0.6とする）に，Tf=273+21.4=294.4K，T0=293Kを代入して，4.8W/m^2となります。
放射による熱移動は，外壁から空気への対流熱伝達とコンパラブル・オーダの値になります(意外に放射が効くのですね)。

グラスウールの熱伝導率を0.04W/m・Kとし，厚みを0.1mとすると，その熱抵抗は2.5[K・m^2/W]で，外壁・空気間の熱抵抗のほぼ一桁上です。
またアルミの熱伝導率200W/m・Kと厚み3mmから，その熱抵抗は1.5×10^-5[K・m^2/W]となります。
熱流束を4.8+2.8=7.6W/m^2とすると，断熱材の内外で19℃の温度差があります。アルミ壁の内外での温度差は0.0001Kとなり無視できます。炉内部が40℃で外気が20℃とすると，断熱材で19℃，外壁・外気間で1℃の温度差がでるかな，といった見当です。

熱移動や温度分布全体から言うと，熱放射や対流熱伝達は話が込み入る割りに計算には効かなくて，むしろグラスウールの熱伝導率の精度の方が問題になるでしょう。

お礼

解り易い回答をいただき、ありがとうございました。
よく理解できました。
ご回答を参考に、計算してみます。

大変、感謝しております。

回答No.2

noname#224896

＞放射熱の式で、グラスウールを貼ったら、必然的に表面温度は低下しますね？
＞そうすれば、εはアルミの放射率を使って、表面温度が下がるから、グラスウールの放射率は考えなくても、グラスウールを貼った箱としての放熱放散熱量として扱ってもよいのでしょうか？

私には，グラスウールの放射率が影響するものとして回答しただけですので，これ以上は，御自分でお考え下さい．
悩み抜き，自分で調べ，解法を得ることに意義があります．
大学生以上は，『他人に質問しないで自分で答えを探し出す』というのが私の持論です．
考える癖を付けないと，深い思考力や真の洞察力が身に付きません．

頑張ってください＾＾
これ以上は，私にご質問されても，回答はありません．
あしからず．ご了承下さい．

お礼

確かにおっしゃる通りだと思います。
私も勉強しなければなりませんが、時間が無いのでお聞きしました。
ありがとうございます。

回答No.1

noname#224896

アルミ板の内部に何かしら貼った場合，(アルミε=0.05）はもう使用できないのではないでしょうか．
グラスウールの放射率も考慮した，放射率εを新たに考える必要があると思います．
グラスウールの放射率が無視出来る程小さくても，実験となれば，大きな誤差が生じてくるでしょう．
そうなれば，最早，正確な実験とは言い難いです．

グラスウールを貼った場合のアルミの放射率を求めないと，どうにもこうにも．．．先に進めません．
それは，ここでご質問されることではないと思います．

お礼

ありがとうございました。
お礼が遅れて申し訳ございませんでした。
また、教えてください。

補足

少し記述が間違っていました。
放射熱の式で、グラスウールを貼ったら、必然的に表面温度は低下しますね？
そうすれば、εはアルミの放射率を使って、表面温度が下がるから、グラスウールの放射率は考えなくても、グラスウールを貼った箱としての放熱放散熱量として扱ってもよいのでしょうか？