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温度計算(放熱計算）
- Φ8×Φ6×2000のSUSU304チューブの温度計算方法を教えてください。
- 先端に充填された内圧60ｋPa、80℃のAIRのもう片方の先端内のAIR温度を計算したいです。
- 外気温は35℃ですが、80℃、60kPaは不変です。
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んー、正直、手計算では、かなり難しい計算、 とういか、まず無理ではないかと思います。 この温度を計算するには、管表面の放熱環境と 管内部の空気対流の様子が重要になってくると思いますが、 管表面の放熱環境はなんとか手計算できると思いますが、 管内部の空気対流は数値解析しかないような気がします。 また、思い切って管内の空気対流を無視したと仮定しても、 今度は伝熱工学でいうフィン計算、それも、フィン温度分布の 計算の類になってくるので、これも手計算ではほぼ不可能です。 もちろん、数値解析なら、形状が簡単なので、半日もあれば 計算可能ですが、、、。
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題意をまともに受けては情報不足で応えられません。単純に考えても 外気温３５度一定というのはあり得ないですよね。必ずチューブ周りは パイプ内流体の影響を受けて温度が上がります。仮に温度変化が生じな いとすれば今度はチューブ材が完全な非熱伝導体（こんなのはあり得ない） でなければなりません。 もし、外気温３５℃は初期値と認めて、その後の変化を認めるならば 可能かもしれません。 Ｔパイプの内面とそれを包む形状を３次元モデルで作成し、モデルの材 料特性に、60kPaの力で収縮した空気、及び大気圧に関する物性値を定め、 Ｔ字型のモデルの直線部に８０℃の初期温度を与え続けるとして、 端面封止する出っ張り部のモデルの温度が時間変位でどのように変わって 行くかを有限要素モデルで検証するほうが実際的です。（実際に可能か どうかは不明）その場合包んでいるモデルの温度変化も見ることでしょう。 時間変化とは仮に１０分後のモデルの計算、２０分後のモデルの計算、 ３０分後のモデルの計算とそれぞれの条件で求めるという意味です。 手計算では無茶と思います。 本件、当方でも時間が許せば試してみますが、その場合無償という訳には ゆきません。それでもというのであればプロフィールからメールください。 追伸ですが、チューブ自体のモデル化も必要で、熱流体が走るパイプの 長さは熱影響が及ばぬように充分に長くとることが必要ですね。
補足
長文の回答ありがとうございます。なんだか難しそうで、、 当方、もっと単純に考えてみました。 実使用として、配管内に60kPa、80℃でAIRが流れています。 その配管にΦ8×Φ６のパイプを立て、別装置に送りたいのです。 しかし、その装置の耐熱が40℃程度だったので、パイプをいくらほどの長さにすれば放熱され、その装置の耐熱以下になるか？ それが知りたくて計算でわからないか質問させていただきました。 外気温35℃としたのはたまたまその時の外気温が35℃だったからです。 当方も熱伝導とか放熱を調べてみましたが見当たらず。 サイホン管などで蒸気の温度低下に関してはどこかで見た記憶があるのですが、AIR、ストレートのチューブの場合はどうなのか？との理由より質問させていただきました。以上の条件で適合する計算式とかありませんかね？やっぱり実測するしかないのでしょうか？ （あまり時間とお金をかけたくないので、、）
毎度ＪＯです。 チューブ先端内部の温度ですか？ 先端は封止してあるのですか？ 先端は封止として、 たとえば「真空」状態から、エアーを充填してもチューブとの温度差で 充填中に温度低下が起きそうです、充填後も引き続き、温度低下しますね どの時点の温度でしょう、 センサーを挿入して、直接 温度測定されては？？
補足
チューブ先端内部のAIR温度です。先端は封止してあります。 イメージとして、ティー管の直列方向に60kPa、80℃のAIRを流しています。 残りの接続口にΦ8×Φ6×2000の先端封止パイプを接続していると思ってください。その封止先端内のAIRの温度が知りたいのです。 実際測定すればいいかもしれませんが、外気温の変化により計測温度が変わると思い、計算でできないか質問しました。 お知恵をお貸しくださいませ。。。
お礼
そうですか。やっぱり無理でしたか。 多分1mもあれば放熱され使用できると思っていましたがその根拠が知りたくて、、、 実際に測ってみることにします。いろいろとありがとうございました。