計算例目次に戻る　　　　　　伝熱計算事例

　　5、液タンクの加熱

5-1、

外気温度20℃のとき、1ｍ角のタンクに入った水を2時間で60℃まで加温したい何ワットのヒーターが必要か？。

加熱計算→液体の加熱をクリックする。蓋ありを確認、たて、横、奥行きに1ｍ、加熱前温度20℃、加熱後温度60℃、外気温度20℃、容器の厚さ耐熱塩ビ10ｍｍ、その熱伝導率0.18W/m℃、液体の比重1g/cm3、比熱1kcal/kg℃、容器の比重1.4g/cm3、比熱0.227kcal/kg℃、上昇時間2ｈを記入して実行をクリックする。結果→必要熱量は24.9ｋW。冬場の外気温度-10℃、蓋なし、上昇時間4ｈの場合15.3ｋWとなる。これでも、立ち上がり時間が長くなるが日常の使用には問題ないでしょう。
5-2、
 上記条件で、断熱材を付けた場合、付けない場合に比べ、どれだけ違いますか。

加熱後温度での放熱量を比較します。蓋あり、断熱材なしの場合、1.57ｋWが放熱されます。周囲を20ｍｍの断熱材で覆うとこの放熱は0.49ｋWになります。1年間常時使用していたとすると、（1.57-0.49）*24*365＝9460ｋWh放熱、20円/ｋWなら19万円/年の差となります。さらに、高温でタンクを使用するとなると、耐熱の点からもしSUSに変えるとすると70℃でも差は倍以上となり、省エネの点からも断熱材は必要です。数値を入れてみるとすぐわかりますが、断熱材10ｍｍでも大きな効果を示します。




熱伝達計算の式　

　　計算には他にもいろいろ実験式がありますが、ここでは下の式を用いました。

1、タンク外面からの放熱　
　　　
　　Q=Qh+Qt=Qλ　　　　Qh：放射放熱量　　　　　　　　　　Qh=（Tg^4-Ts^4）*A*B*σ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Tg：外側表面温度　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ts：外気温度
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A：放熱面積
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　B：放射率
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　σ：ステファン-ボルツマン定数

　　　　　　　　　　　　　　　Qt：対流放熱量　　　　　　　　　　Qt=（Tｇ-Ts）*A*C
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A：放熱面積
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C：対流熱伝達率

2、液体の加熱

　　Qw＝a*ｂ*ｃ*ｄ*ｃｐ（Th-Tl）　　　　　　　　　　　　　　　　Qw：水を昇温するに要する熱量　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　a：たて　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｂ：よこ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｃ：奥行き
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｄ：比重
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｃｐ：密度
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Th：加熱後温度
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Tl：加熱前温度



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