計算例目次に戻る　　　　　　伝熱計算事例

　　6、気体の加熱

6-1、

外気温度20℃のとき、1ｍ角の容器に入った空気を10分で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→気体の加熱をクリックする。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SUS1ｍｍ、その熱伝導率16.28W/m℃、気体の密度0.0011g/cm3、比熱0.24kcal/kg℃、容器の密度7.82g/cm3、比熱0.118kcal/kg℃、上昇時間0.1667ｈを記入して実行をクリックする。結果→必要熱量は1279W。
6-2、

外気温度0℃のとき、たて3.6ｍ、よこ3.6ｍ、高さ2.6ｍの5℃の部屋の空気を10分で25℃まで暖めたい何ワットのヒーターが必要か？。ここでは簡単のため、周囲すべて合板10ｍｍが貼ってあるものとし、その熱伝導率は0.16W/m℃、密度0.5ｇ/ｃｍ3、比熱0.31kcal/kg℃とする。

加熱計算→気体の加熱をクリックする。たて2.6ｍ、横3.6ｍ、奥行きに3.6ｍ、加熱前温度5℃、加熱後温度25℃、外気温度0℃、周囲の厚さ合板10ｍｍ、その熱伝導率0.16W/m℃、気体の比重0.0011g/cm3、比熱0.24kcal/kg℃、容器の密度0.5g/cm3、比熱0.31kcal/kg℃、上昇時間0.1667ｈを記入して実行をクリックする。結果→必要熱量は8.27ｋW。冬場の外気温度-10℃、保温材80ｍｍ、上昇時間1ｈの場合3.6ｋWとなる。25℃加温後の放熱は保温材あり1.4kW、保温材なし8.1kWと出る。
　ここでは、対流放熱7ｗ/ｍ2℃、放射率0.5で計算しています。
　計算の精度は高くありません。熱伝導率の温度変化、熱伝達率、実際と計算モデルのずれなど容易に変化するものが多く、いくら計算を厳密にしても現実がすぐに変化してしまうためです。精度よりも「当たらずとも遠からず」の数値を出し、必要に応じて修正するのが良策です。




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、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・気体・固体の加熱

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


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