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銅パイプの長さの計算方法と方法
ohkawa3の回答
- ohkawa3
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https://www.sit.ac.jp/user/konishi/JPN/Lecture/HeatTransfer/HeatTransfer_8thAll.pdf 上記の文献によれば、水と金属の間の熱伝達率の代表値として70W/(m2℃)の値が記載されています。 仮に、パイプ内の冷媒と冷却したい水との温度差を5℃とすれば、2000Wの熱伝達（冷却）を行いたいのであれば、2000W÷（70W/(m2℃)×10℃）＝5.8m2の表面積が必要と計算できます。 外径φ9.52のパイプの表面積は、長さ1mあたり0.029m2なので、約200mの長さが必要だと推定できると思います。 冷媒温度がどの程度の条件で冷却機の効率がよいのか、冷媒と水の温度差を5℃と仮定することが適切であるかなど、更に検討した方がよい事項がいくつもあります。実践した結果をこのサイトでお示し頂ければ、このサイトの読者にとって有益なことと思います。 （パイプの表面温度が0℃以下となれば、氷結することで、熱伝達が低下することを考慮する必要が生じるでしょう） なお、2000Wの冷却能力で、32℃で200Lの水を冷却した場合、損失ゼロの理想的な場合で、3時間9分かかると計算できます。
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補足
福島の田舎の台風準備で返事がおそくなりすみません。昨夜に東京戻りました。 分かり易い文献をお知らせいただき、ありがとうございます。多分ちゃんとお金をお支払いして、購入しなければならないような本なんだと思いますが、お手数おかけしていただき、有難とうございます。財布の中のＵＳＢにもコピーさせていただいて、今後も幾度となく見せていただくと思います。 (1)>冷媒と水の温度差を5℃と仮定することが適切であるかなど ご指摘の通りだと思います。今日になって水槽の放熱が意外と多いのではないかと考えると5℃は無理じゃないかと思ったりもしました。ここはやらないとわからないところですかね。 (2)>約200mの長さが必要だと推定 200ｍよりは短くなると思いますが、計算の考え方がわかりました。 (3)>氷結することで、熱伝達が低下 氷結は予測が難しい問題だと私も思います。 循環ポンプは最低1個は使用しないといけないと思いますが、どの位置に入れるか。吹き出しノズルの形状はどうか。銅管が必要十分以下だと通常の循環程度では氷結するだろうし、氷結は特に冬場の制御が難しいと思います。夏場の状態では判断できないと思います。水槽底部のスラッジ(砂塵、錆粉)が舞い上がらない構造とか、一か所に集めて、定期的に電磁弁で抜くか等。 (4)>有益なこと 銅パイプに温度計を等間隔に16点くらいつけて、(基礎水温の違う夏場、冬場の)運転をして温度落差をみえる形にするのが良いですかね。 だいぶ先になりそうですが、頑張ります。