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熱 温度 技術計算 エクセル受託解析 - FutureEngineer

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ミスト冷却(2009年10月23日公開分)

ってご存知でしょうか?

高温物体に、流体を吹き付けて冷やす場合に、 細かい 「霧(ミスト)」 を混ぜた冷風を使う方法です。

御想像通り、水分を含んだ水を当てることによって、気化熱を利用できるから、単なる冷たい空気(冷風) より効果があるわけです。

このミストは水粒子が細かければ細かいほど冷却効果があるそうです。

しかし、細かいミストを創りだすためには、高圧力が必要で、一長一短あるみたいです。

細かい水粒子の方が効果がある理由は、水分体積とその表面積の比が細かいほど大きくなるので、 高温物体に接するチャンスが増え、また水に伝わる熱量が多くなるからです。

冷却装置 水冷 VS 空冷(2009年10月19日公開分)

最近、よく

「xxxの温度を下げたいんですが、空気で冷やしたいんですが、可能ですか?」 みたいな依頼が来ます。

やはり、皆さん手軽な空気を冷媒として使いたいのでしょうね。

だって、水を使うと相手が金型だったりする場合、濡れて困るとか、 装置に排水設備を設けないといけないとか面倒ですから。

ですが、やはり水冷を進めるしかない場合がほどんどです。

水は熱容量(比熱×質量)が大きい(4.2×10^6) ので、空気の1.25×10^3 と比べて4000倍も熱を保持できます。

さらに、熱の伝わりやすさ(熱伝導率)は水は0.57 空気は0.024 と水の方が約20倍も大きいです。
(上記はいづれも5℃の時の物性値)

簡単に言うと

「水、空気を同じ速度でぶっかけたとき、水は空気の20倍の速さで熱を奪い、 4000倍も多く熱を運ぶ」

ので、みなさん悩まずに 水冷 を選んでください

コイル式熱交換器 化工計算 (その3/全5回)(2009年10月14日公開分)

コイル式熱交換器の化工計算 ですが、いちばん多い相談案件はやはり、

コイル出口温度の算出です。

これは、(管径でなくて)コイルの径がある程度大きければ、 管内の境膜伝熱係数は、直管の場合と同じとみてよいのですが、 小さい場合、特別な式が必要です。

差分法で二階放物型偏微分方程式を解けばいいだけ~(2009年10月9日公開分)

いいだけなんですが、タスクとしてはでかいです(汗)

先日、一次元の非定常熱伝導を解かないと回答できない案件があり、

しかもこの案件は均質な物質内の温度変化でなく、多層平板でした。

おそらく、CAEが無かったころの方は図式解法で解いていたのでしょうけど、

各種書籍には、その具体的手法が載っておらず、力づくで差分法によるプログラムを組もうと思いました。

早い話、下の式達を解ければ、多層だろうが、何層の平板であれ、任意場所、任意時間の温度は求まります。
2kaihenbi.jpg

均質な平板で、境界条件が熱伝達面の場合は、式(1)を変数分離法で解いた解析解があります。
(これも、フーリエ級数を含むので、プログラムを組む必要がありますが。。。。)

固体内の任意位置における温度時間変化(2009年10月2日公開分)

均質な、無限平板や、無限円柱、球は、ハイスラー線図から大体求まりますが、

この線図の基となる解析的な取り扱いは、はまると面白いことに気が付きました。

誤差関数や、フーリエ級数などで、ラプラス方程式を解きます。

最近、見積もりをした案件では、均質でなく、多層平板の温度時間変化を計算せねばならなく、 長い間苦手意識があった、差分方程式による数値計算を行う必要が出てきました。

近いうちに一次元非定常熱伝導現象を差分式で求めるソフトを創ろうと思います。

高放射率処理による放熱効果(2009年9月23日公開分)

http://eco.nikkeibp.co.jp/article/news/20090914/102183/

アルマイト処理をすると、どれくらい放射率が上がるのか、非常に興味があったりします。

先日、外付けハードディスクが同様な放熱機構を持っており、

自然対流による放熱でなく、放射を積極的に利用する冷却方法なので、

定量的に一度計算してみたい気がします。

どなたか、関連する相談してください(笑)

コイル式熱交換器 化工計算 (その2/全5回) (2009年9月7日公開分)

第二弾は、「コイル管内 境膜伝熱係数 管径の影響」です。

150℃の高温空気を150(Kg/hr)流した時の、 管径 - 境膜伝熱係数のグラフです。
blog_coil_fig2.jpg
blog_coil_graph2.jpg

コイル式熱交換器 化工計算 (その1/全5回) (2009年8月31日公開分)

第一弾は、「コイル管内 境膜伝熱係数」です。

150℃の高温空気を内径5(cm)のコイルに流した時の、

流量 - 境膜伝熱係数のグラフです。
blog_coil_fig.jpg
blog_coil_graph.jpg

コイル式熱交換器 管内境膜伝熱係数 (2009年8月26日公開分)

コイル式熱交換器の伝面化工計算(伝熱面積の計算)で、重要な要素の一つで、

管内境膜伝熱係数の算出があります。

今、資料を創っている最中ですが、ある範囲では、直管内の境膜伝熱係数と考えてよいようです。

長方形スリットからの冷却風熱伝達 (その3/全3回) (2009年8月14日公開分)

冷却面ーノズル距離の関係

前回からの続きです。

今度は、冷却面からノズルまでの距離を変えたときの

ジェット噴流周囲の熱伝達率分布を示します。
blog_jet_fig.gif
blog_jet_graph.jpg

この結果は、予想通りです。

なるべく冷却面にノズルを近づけた方が、熱伝達率を高くできます。


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