熱通過と表面温度の計算(円筒)

円筒の熱通過と表面温度を計算する

円筒壁に仕切られた流体1と流体2の間の熱通過と壁の表面温度を計算します。

円筒の熱通過と表面温度

  1. 円筒の外径、内径を入力します。
  2. 流体1、流体2の温度、熱伝達率を入力します。
  3. 壁の熱伝導率を入力します。
  4. 壁の表面温度、通過熱量、全体の熱通過率が出力されます。
円筒 内径 $d_1$ [m]  
外径 $d_2$ [m]  
流体1 流体温度 $T_{f1}$ [℃]  
熱伝達率 $h_{1}$ [W/(m2K)]
流体2 流体温度 $T_{f2}$ [℃]  
熱伝達率 $h_{2}$ [W/(m2K)]
熱伝導率 $\lambda$ [W/(mK)]  
結果 表面温度 ${T_{w1}}$ [℃]
表面温度 ${T_{w2}}$ [℃]
通過熱量 $q$ [W/m]
熱通過率 $K$ [W/(mK)]

※通過熱量、熱通過率は円管の長手方向の単位長さあたりの量として計算されます。

※通過熱量$q$は流体1から流体2への方向が正として出力されます。

※壁表面温度を流体温度に固定したい場合は、流体の熱伝達率に大きな値 1e10 を入力してください。

※流体の熱伝達率は、空気・水に対する自然対流、強制対流から選ぶことが出来ますが、流れの性状や流速により実際にはかなり幅があります。入力された値はあくまで代表的なオーダーの値なので適宜調整してください。詳細は以下の記事も参照ください。

平板の熱伝達率の計算(強制対流熱伝達)

平板の熱伝達率の計算(自然対流熱伝達)

計算式

流体1から流体2への円管単位長さあたりの全体の熱通過率$K$は、

$$\frac{1}{K} = \frac{1}{h_1 d_1}+\frac{1}{2\lambda} \ln{ \frac{d_2}{d_1}} + \frac{1}{h_2 d_2}$$

で表されます。よって、流体1から流体2への円管単位長さあたりの通過熱量$q$は、

$$q=K \pi (T_{f1}-T_{f2})$$

で計算できます。また、流体1と壁との間の通過熱量は

$$q=h_1 \pi d_1 (T_{f1} - T_{w1})$$

壁と流体2との間の通過熱量は

$$q=h_2 \pi d_2 (T_{w2} - T_{f2})$$

と書け、それぞれの通過熱量は同じであることから、壁の表面温度$T_{w1}$、$T_{w2}$が計算できます。


平板の熱通過の計算は次のページです。

熱通過と壁の表面温度の計算ができるページです。壁に仕切られた流体1と流体2の間の熱通過と壁の表面温度を計算します。流体の温度、熱伝達率、壁の熱伝導率、厚みを入力すると壁の表面温度、熱流束、全体の熱通過率が出力されます。

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