熱伝達率についての疑問

このQ&Aのポイント
  • 物体の放熱面積1?について、温度差1℃あたり約12Wの熱伝達ができることがわかりました。しかし、この12Wは無風状態の空気の値なのか疑問です。
  • 熱伝達率は物体の温度と周囲温度によって変化することがわかりました。鉄の融点1535℃と周囲温度25℃の場合、熱伝達率は370W/?・K程度になると言われていますが、その根拠が分かりません。
  • ネットでの調査をしても、熱伝達率についての情報は複雑であまり見つかりません。疑問が解消せず、困っています。教えていただけると助かります。
回答を見る
  • ベストアンサー

熱伝達率について

放熱面積1?について物体と周囲温度の温度差1℃あたり約12Wの熱伝達(≒放熱)ができるとのことですが、この12Wは無風状態の空気の値でよろしいでしょうか? また、熱伝達率なる係数は定数ではなく、物体の温度が鉄の融点1535℃とし 周囲温度を25℃とした場合の熱伝達率は370W/?・K程度の値になるそうなのですが、370W/?・Kの値の根拠がどうしてもわかりません。 ネットなどにて調査しているのですが、かなり複雑なようで、なかなかHITしない状態です。お恥ずかしいかぎりですが、ご教示願います。

noname#230358
noname#230358

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
noname#230359
noname#230359
回答No.1

ご質問の12もしくは370W/?・Kは先達が苦労して実験して求めた値だと思います。 そして、参考書の値からすると、12W/?・Kという値は無風もしくはそれに近い状態だと思います。 さて、原理原則から申しますと、熱伝達率(もしくは熱伝達係数)は2つの物体の接触面しか問題にしてません。 ご質問のような風のある・なしなどは空気層での「熱伝導」の話で、熱伝達率の話ではありません。 ただし、上記のことはあくまで理論上の話で、実際はこの値は空気層の流れも含めた実験条件で1~2桁も変わってしまいます。 熱伝導の教科書にも範囲をもたせた値がのってます。 これは結局、理論的に出せる値でなく、実験で出すしかないせいだと思います。 境界層や鉄の面性状など影響因子は多くあるので、理論的に出す意味が実用上ないとまで言っても過言ではないと個人的には思ってます。

noname#230358
質問者

お礼

お忙しい折、大変ありがとうございました。ぼやけていた輪郭が見えてきた感覚です。今後とも宜しくお願い致します。

関連するQ&A

  • 熱伝達率について

    熱伝達率について調べると、流れている空気の場合、11.6~290.7w/(m^2・k)とありますが、下記の条件の場合の熱伝達率は概算値でけっこうですので、分からないでしょうか? 表面積0.03m^2の円筒物、温度80℃、重量2kg、物質の密度7.874×10^3kg/m^3、体積0.256×10^-3m^3、比熱461J/(kg℃) 1540mm×2700mm×300mmで囲われている室内で、周りの雰囲気温度17℃、室内には17℃の空気が2.5m/secで流れている状態内に、80℃の物体が置かれている。 熱伝達率は、レイノルズ数とプラントル数などにより定義され、実験値や複雑な計算が必要と思われますが、やり方の方向性が知りたいための熱伝達率なので、大体の数値でいいので、教えて頂けないでしょうか

  • 熱伝達の問題について

    熱伝達を独学で勉強しているのですが、分からない問題があります。 (1)平均皮膚表面温度が35℃、体に接した椅子の温度もまた35℃とする。  この椅子の厚みを2.85cmとし、体が接していない側の椅子の座面の温度を20℃とする。  椅子は木製であり、木の熱伝導率は0.30[W/(m・K)]である。  この椅子に座っている時の椅子を通しての放熱量[W/m^2]はいくらか。 (2)外気温が320Kのとき日射を500[W/m^2]吸収する屋根付き自転車がある。  静止時の自然対流熱伝達率を1.32[W/(m^2・K)]  20[m/s]で走行している時の強制対流熱伝達率を30.0[W/(m^2・K)]とすると、静止時と走行時で  の屋根の表面温度はいくらか。 屋根の裏面は断熱されており、屋根の放射率は0.85である。 お分かりの方は、解き方をお教え下さるとうれしいです。

  • 熱貫流率について教えてください。お願いしいます。

    熱貫流率について教えてください。 2つの入手した情報で熱貫流率を算出しましたが、値がまったく違ってきます。 どちらの式を使用したらよいか、教えてください。 放熱熱量を算出する時に次の式を使ってます。        Q(W/m2) = QC +Qr            QC(W/m2) =(θρ-θγ)/(t/λ +1/α)        Qr(W/m2) = 5.67×ε{(Tf/100)4-(T0/100)4}    Q:放散熱量(W/m2)  QC:対流による放散熱量(W/m2)  Qr:放射による放散熱量(W/m2)     t:保温材の厚さ(m)  λ:保温材の熱伝導率(W/m・K) ε:個体表面の放射率    α:表面の熱伝達率【熱貫流率 or 1/熱抵抗値】(W/m2・K)    θρ:内部温度(℃)  θγ:外気温度(℃)  Tf:表面温度(K)  T0:周囲温度(K) この時のαですが、ホームページで調べたところ、   熱貫流率=1/(材料の厚み/材料の熱伝導率) とあります。 すなわち、熱抵抗値 R = d(厚み)/熱伝導率 の逆数ですね。 この式の中には、表面温度の値は含まれていません。 ある文献で、対流熱伝達率の式(下記)が記載されていました。 (これは、熱貫流率とはちがうのですか?)   上向き平面: α=3.26(⊿θ)^0.25  側面:α=2.28(⊿θ)^0.25   床面:α=2.56(⊿θ)^0.25 となっています。 単位は、同じですが、αの値はかけ離れてしまいます。 どちらの値を使用して、対流による放散熱量を算出すればよろしいのでしょうか? どうか、宜しくご指導お願い致します。

  • 配管内の熱伝達率

    配管内を流れる油と壁面の熱伝達率は、層流と乱流でつがいますよね。層流の時の熱伝達率についての質問です。 例えば、 ・直径D:40mm ・流速v:2.65m/s ・密度ρ:873kg/m3 ・粘度μ:0.14Pa.s ・熱伝導率λ:0.134W/m/K(通常の潤滑油です) とします。このとき、  Re=v・D/(μ/ρ)=658 なので、完全な層流ですね。 物の本によれば、 Nu≒4で、このとき、熱伝達率hは、  h=λ・Nu/D=13.4W/m/K となってしまいます。これは、静止した空気の熱伝達率(≒5W/m/K)とあまり変りませんよね。素人的にはまがりなりにも2m/sオーダで流れている油と自然対流の空気がこの程度しか変らないのがどうも納得いきません。 というのも、昔、ある人から、「液体と気体は熱伝達率が全然違うから、100℃のサウナには入れるけど、100℃のお風呂には入れないんだよ」と聞かされ、なるほどなぁと納得したのですが、感覚が合いません。 どなたか、これが正しいのかどうかご教示ください。宜しくお願い致します。

  • 砂の熱伝達率について

    砂の熱伝達率を調べています。 水は、 200~800 W/m^2・K らしいのですが、砂の数値は見つかりません。 熱伝達率について詳しく記載されているサイトなどがあれば教えて下さい。 お願いします。

  • 熱伝達係数は物体と流体の温度差に依存する?

    熱伝達係数 (熱伝達率) 、 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E4%BC%9D%E9%81%94%E7%8E%87 の式は、 h = Q / (A (Tw - Ta) ) Q :熱移動量 (W) J :熱流束密度 (W/m2) A :伝熱面積 (m2) Tw :物体表面の温度 (K) Ta :流体の温度 (K)、ただしTw > Taとする。 ですが、式に (Tw -Ta) とあり、温度差ですよね。 そうすると、物体と流体の温度差が変化したら、熱伝達係数は変わってしまうのですか? 1DシミュレーションソフトのOpenModelicaには「ConvectiveResistor」という部品があります。 この部品は、外部から対流熱抵抗を指定するのですが、物体の温度が変わったときは熱伝達係数が変わり、その結果、指定している熱抵抗値が変わってしまうのだとすると、精度良くシミュレーションするには、熱抵抗値は固定値ではなく可変値が必要になる、という認識で良いのでしょうか? どうぞよろしくお願いします。

  • 大気、空気の熱伝達係数について

    空気の熱伝達係数を教えてください。 なぜ知りたいかというと。。。 高所に行くと気圧が下がりますよね?それによって空気の密度も下がります。すると例えばエンジンや発電機からの放熱にも影響を与えると思います。 いろいろ調べた僕なりの考えは、おそらく空気の密度が下がることによって熱伝達係数が変化して、いわゆる対流熱伝達の式から求められる熱流の値が変化するのだと考えています。これによって1気圧のときと例えば0.5気圧のときの放熱のされ方の違いがわかると思います。これを求めるには空気の熱伝達係数を知らなければ求めることが出来ません。どうか教えてください。さらに気圧の変化による放熱の変化をずばり具体的に数値で知っている方いらっしゃいましたら教えてくださいお願いします。

  • 熱伝導率と熱伝達率

    熱伝導率と熱伝達率の違いをネットで調べたところ、 熱伝導率は物性値で、熱伝達率は物性値ではない、という記載を見つけました。 熱伝達率は周囲環境に依存するとありました。 すると、何の条件も示さずに、単に物質の一般的性質を表す場合に、 「この物質の熱伝達率は○○です。」と書くのは、間違っているのでしょうか?

  • 熱伝達率と物性の関係

    いつもお世話になっております。 今、円柱に温風が流れている系の円柱の温度変化、円柱通過後の温風の温度変化を勉強しております。 そこで、熱伝達率を求め、移動する熱量からそれぞれの温度変化を求めようと思いました。 参考書で調べると、熱伝達率の求め方として強制対流熱伝達のMcAdamsの実験式を見つけました。 Nu = αd/λ = c(ud/ν)^n*Pr^(1/3) これによると、熱伝達率は両物体間の算術平均温度における温風の物性と流速、円柱のサイズによって与えられることがわかりました。 ここで、直感的に円柱の熱伝導率等の物性は必要ないのか?と疑問に思いました。 なぜ、円柱の物性は必要ないのか、御教授いただけませんでしょうか。 よろしくお願い申し上げます。

  • 熱伝達率に関して

    ダイカストの解析をしているのですが、アルミ(ADC12)と金型(SKC61)の熱伝達率をどのように設定すればいいか悩んでいます。 熱伝達率を大きくしないと金型温度の影響が出にくいような気がします。 また、マグネになったときはどうすればいいでしょうか? アドバイスお願いします。

    • 締切済み
    • CAE