放熱量について

質問

熱計算は素人の為､ご教授下さい｡
Φ1200 内容積3.1m3の円筒密閉タンクがあります｡ある物を蒸気にて160℃まで昇温後、タンク内部の圧力を0MPaGまで落とします｡その後、マンホールを開けた際、湯気が出ますが､その湯気の発生熱量を計算したいのですが､どの様に計算すればよいのでしょうか？ちなみに､タンクは室内で外気温20℃です。
以上､宜しくお願い致します｡

回答No.3

noname#230359 · ベストアンサー

回答（１）の方も書かれていますが、不確定要素が多すぎます。
と言うよりも情報が少なすぎます

> ある物を蒸気にて160℃まで昇温
蒸気は直接吹き込みですか？
ジャケット等による間接加熱ですか？

> タンク内部の圧力を0MPaGまで落とします｡
どうやって圧力を下げていますか？
冷却ですか？
バルブ等の開放ですか？

> マンホールを開けた際、湯気が出ます
マンホール開放時のタンク内温は？
また、タンク内の空間容量（気相部の体積）はどれ位でしょう？

湯気と言うのは、ある温度・湿度の空気が冷却された際、
冷却後の空気の飽和水蒸気量を超えた分の水分が凝縮した結果生じる
もの（冬場、吐く息が白くなるのも一種の湯気）なので、
一概に放熱量がどれ位、とは言えません。

マンホール解放前・解放後の空気エンタルピーの差が放熱量と言えるかもしれませんが、それを厳密に計算するには、タンク内の空気の対流状況やマンホールからの拡散速度も考慮する必要があると思うので、相当難易度が高い。

なので、タンク気相部の空気全量が外気温（20℃）になったとして空気エンタルピーの減少量を計算するのが一番手っ取り早いと思います。

あと、蛇足ながら、取り出したゴムからの放熱は考慮しなくて良いのですか？
だとすれば、マンホールからの放熱も無視して良いのでは？

お礼

色々とご指導有難う御座います。
今一度､情報を整理したいと思います｡
また、不明な点があった際は、宜しくお願い致します。

回答No.2

noname#230359

回答される方がいないし、貴殿のためなので参考になるURLを記しますから、内容を確認し、
貴殿で計算し求めてください。
途中で判らない場合には、具体的な内容を補足に記述するなりして頂ければ、対話形式で、
不明な点が追加され、計算で求まる方向に進むと考えます。

考え方は、
Ａ）Φ1200 内容積3.1m3の円筒密閉タンクがあります｡
　　ある物を蒸気にて160℃まで昇温。
　　　　　　　　↓
Ｂ）多分、円筒密閉タンクも160℃まで昇温している予想です。
　　そして、ボイラーのシステムで減圧弁で減圧して、圧力を0MPaGまで落としたと考えます。
　　その時の円筒密閉タンク内の蒸気熱量(顕熱と潜熱)を求めるのかな？
　　　　　　　　↓
Ｃ）マンホールを開けた際、湯気が出ますは、蒸気(水の気体)が、液体(約100℃)の粒に
　　なった意味です。
　　因って、円筒密閉タンク内の蒸気量を求め、顕熱で100℃→20℃の差80℃で求めるのかな？
の何れかになりそうですが…。

蒸気表確認時には、0MPaGか0.1MPaAかを誤らないようにしてくださいね。

あれ？

> 昇温時のタンクからの放熱量は何とか計算出来ました

は、160℃まで昇温なので蒸気温度160℃から蒸気圧力が判り、
蒸気 →　タンク　→ 室内　への熱伝導で計算でしょう。
これが、計算できれば可能でしょう。
もしかしたら、タンク160℃で、タンク　→ 室内の計算のみでしょうか？

> 特に圧力を抜いた際、蒸気も抜けていくと思いますので､その際のタンク内部の蒸気量の
> 求め方です
は、0MPaG　→　0.1MPaAから蒸気温度が判ります。
そして、蒸気表から蒸気量を求めてください。

上記アドバイスのURLの中の
http://www.tlv.com/ja/steam_story/0603jyoukihyou.html
(蒸気表の見方)とその前後をよく確認ください。

> マンホールを開けた際、出てくる放熱量を求めたい
は、マンホールを開ける前の蒸気の熱量です。
マンホールを開けた際に冷えて湯気になっているだけです。
その時には、室内に当分の熱量が伝わったから湯気になっているだけです。

参考URL：

http://www.tlv.com/ja/steam_story/1009steam.html

補足

ご指導ありがとう御座います｡
システムの流れとしては
Φ1200横置円筒密閉タンク内にゴムを入れ、蒸気にて160℃まで昇温
↓
160℃まで昇温後、タンク内の圧力を抜き、マンホール（Φ1200）よりゴムを取り出します。
↓
マンホールを開けた際、出てくる放熱量を求めたい

求めたい経緯としては､タンクが置かれている室内の換気量を求めたい為です。
昇温時のタンクからの放熱量は何とか計算出来ましたが､マンホール開放時の放熱量の考え方をどの様にすればよいのか悩んでおります｡特に圧力を抜いた際、蒸気も抜けていくと思いますので､その際のタンク内部の蒸気量の求め方です。
アドバイスを頂ければ幸いです。

回答No.1

noname#230359

お問い合わせの内容は、不確定な要素が多く含まれているように感じます。
相当に難しそうな問題ですので、「答え」をすぐに出すことはできそうも
ありませんが、もう少々条件を補って頂くことが、求める答えに近い回答
を得る近道のように思います。

＞マンホールを開けた際、湯気が出ますが､その湯気の発生熱量は？
・マンホールの大きさや位置によって放熱量は大きく変化ると思います。
・内容物の性質によっても放熱量は大きく変化するとおもいます。
　例えば、あん掛けの料理が冷めにくいのは、とろみによって対流が抑制
　されるので、表面が冷めても内部の温度が保存されるような性質に基づく
　ものです。

＞160℃まで昇温後、タンク内部の圧力を0MPaGまで落とします
・水蒸気を160℃に昇温するには、加圧する必要があります。ゲージ圧で
　ゼロまで減圧すれば、減圧時に放出される蒸気によっても熱が奪われると
　考えられますが、この熱量を計算する必要性はありませんか？

タンクの表面からも熱交換が行われます。マンホールを介する放熱量を求め
るだけで、所要の全体像に到達できるのでしょうか？

補足

ご指摘ありがとう御座います。
タンクの形状は横置円筒型でΦ1200となっております。マンホールは鏡板より外せるタイプですので､大きさとしてはΦ1200となります。又､タンクにはロックウールt50を施工しており、内容物はゴムです。
タンク表面からの放熱量はなんとか計算出来たのですが、マンホール開放時の放熱量をどの様に考えればよいのか悩んでいました｡