熱伝達係数 概算値一覧 - 熱 温度 技術計算 エクセル受託解析 - FutureEngineer

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熱伝達係数(熱伝達率、境膜伝熱係数)の定義

境膜伝熱係数、熱伝達率定義

この場合、
円柱の表面の熱伝達率は、クーラントの速度によって、以下のように変化します。
(円柱直径25mm、表面温度80℃に、30℃のクーラントが表面を流れている時を想定)

つまり
「熱伝達率」、「境膜伝熱係数」
は、条件
(流速、速度、つまり 風速、風量、流量、)
により様々に変化します!

これは、以下のように定義されています。

ニュートンの冷却計算式
(Newton's law of cooling)

newton.gif
newton2.gif

以下に関係する数式と、あらゆるケースにおける概算値を示します。

熱伝達係数(熱伝達率、境膜伝熱係数)の計算式 (強制対流)

以下に強制対流 熱伝達率 を計算するために必要な数式を示します

強制対流 レイノルズ数 熱伝達率 数式
記号の意味

Nu L:ヌセルト数
Re L:レイノルズ数
Pr:流体のプラントル数
U∞:流体の流速(m/sec)
L:物体の代表長さ(m)
ν:流体の動粘性係数(m2/sec)
h:熱伝達率(W/m2 K)
λ:流体の熱伝導率(W/m K)

熱伝達率の求め方

1 流体が接する固体の形状を明確にする。 2 流速を求める。
3 レイノルズ数(Re数)を求める。
4 ヌセルト数(Nu数)を求める。
5 熱伝達率を求める。

注意点

 熱伝達率を計算するためには、固体の物性値は一切関係ありません

 強制対流のNu数(ヌセルト数定義はこちら)はRe数とPr数の関数ですが、
液体金属、および低レイノルズ数の場合はPe数(ペクレ数の定義はこちら)
の関数となる事もあります。

熱伝達係数(熱伝達率、境膜伝熱係数)の計算式 (自然対流)

以下に自然対流 熱伝達率 を計算するために必要な数式を示します

自然対流 熱伝達率 グラスホフ数、レーリ数
記号の意味

Nu L:ヌセルト数
Ra L:レーリー数
Gr L:グラスホフ数
Pr:周囲気体もしくは、液体のプラントル数
g:重力加速度(m/sec2)
β:体積膨張係数(1/K)
Tw,T∞:物体表面温度および、周囲温度(K) L:物体の代表長さ(m)
ν:周囲気体もしくは、液体の動粘性係数(m2/sec)
h:熱伝達率(W/m2 K)
λ:周囲気体もしくは、液体の熱伝導率(W/m K)

熱伝達率の求め方

1 流体が接する固体の形状を明確にする。 2 グラスホフ数(Gr数)を求める。
3 レーリー数(Ra数)を求める。
4 ヌセルト数(Nu数)を求める。
5 熱伝達率を求める。

注意点

 熱伝達率を計算するためには、固体の物性値は一切関係ありません

長方形流路の 熱伝達係数(熱伝達率、境膜伝熱係数) 概略値

このような計算をされている方に必要な知識です


水冷チャンバの冷却能力計算
水冷ジャケットの流路断面積決定

水冷チャンバ、ジャケットなどの長方形流路熱伝達率

流速を変化させた時の水流と内壁間の 熱伝達率概算値を示します

条件:h=150(mm) w=50(mm)

流速(m/sec)   熱伝達率(W/m2 K)
0.1   502
0.5   1820
1.0   3170
1.5   4380
2.0   5510

二次元噴流の 熱伝達係数(熱伝達率、境膜伝熱係数) 概略値

このような計算をされている方に必要な知識です


エアージェットによって製品を冷却する
冷却ファンによる高温製品冷却時間の計算
スリットノズルの最適幅を計算

衝突噴流 熱伝達率.jpg

ノズル直下の熱伝達率概算値を示します

流速を変化させた場合

条件:H=150(mm) B=150(mm)

流速(m/sec)   熱伝達率(W/m2 K)
10   24.94
12   27.32
14   29.51
16   31.55
18   33.46

下向き水平平板からの熱伝達係数(熱伝達率、境膜伝熱係数)概算値

このような計算をされている方に必要な知識です

エンジンオイルパン底面からの放熱量計算
水平下向きに向いている平面が周囲より高温な場合の放熱量計算

平板 熱伝達率

水平平板からの熱伝達率概算値を示します

空気中に置かれた場合の熱伝達率を示しています。

平板表面温度を変化させた場合

条件:周囲温度30(℃) 平板短辺250(mm) 平板短辺150(mm)

平板表面温度(℃)   熱伝達率(W/m2 K)
40   2.58
60   3.36
80   3.78
100   4.07
120   4.30

上向き水平平板からの熱伝達係数(熱伝達率、境膜伝熱係数)概算値

このような計算をされている方に必要な知識です

半導体チップ表面からの自然放熱計算
水平碑面からの表面熱伝達率を計算
その他、平面からの自然対流放熱量を計算

平面 熱伝達率 放熱

水平平板からの熱伝達率概算値を示します

空気中に置かれた場合の熱伝達率を示しています。

表面温度を変化させた場合

条件:周囲温度30(℃) 平板短辺3(mm) 平板短辺5(mm)

平板表面温度(℃)   熱伝達率(W/m2 K)
40   13.91
50   16.47
60   18.15
70   19.42
80   20.46

円柱周りの熱伝達係数(熱伝達率、境膜伝熱係数)の概略値

このような計算をされている方に必要な知識です


パイプ外側を冷却水(風)によって冷やす場合
パイプ表面からの放熱計算
配管出口温度の計算

熱伝達率 流速 配管周り.jpg

水平円柱周りの熱伝達率概算値を示します

空気流に置かれた場合の熱伝達率を示しています。

流速を変化させた場合

条件:円柱直径50(mm) 円柱表面温度 50(℃) 空気温度 25(℃)

流速(m/sec)   熱伝達率(W/m2 K)
5   39.6
10   60.1
15   76.6
20   91.1
25   104.1

外径を変化させた場合

条件:流速5(m/sec) 円柱表面温度 50(℃)

外径(mm)   熱伝達率(W/m2 K) 空気温度 25(℃)
5   99.6
10   75.5
15   64.1
20   57.2
25   52.3

水平円柱周りの熱伝達係数(熱伝達率、境膜伝熱係数)概算値

このような計算をされている方に必要な知識です

架設電線の許容表面温度計算
パイプ表面からの放熱計算
配管出口温度の計算

熱伝達率 自然放熱量 配管周り

水平円柱周りの熱伝達率概算値を示します

空気中に置かれた場合の熱伝達率を示しています。

円柱表面温度を変化させた場合

条件:周囲温度30(℃) 円柱外径10(mm)

円柱表面温度(℃)   熱伝達率(W/m2 K)
50   7.75
75   9.28
100   10.3
125   11.0
150   11.7

雰囲気温度を変化させた場合

条件:表面温度温度100(℃) 円柱外径10(mm)

雰囲気温度(℃)   熱伝達率(W/m2 K)
0   11.4
20   10.6
40   9.83
60   8.86
80   7.57

外径を変化させた場合

条件:表面温度温度100(℃) 周囲温度30(℃)

外径(mm)   熱伝達率(W/m2 K)
10   1.03
50   7.10
100   6.44
150   6.16
200   5.99

管内流の熱伝達係数(熱伝達率、境膜伝熱係数)の概算値

このような計算をされている方に必要な知識です

金型水穴の適正水量を計算
パイプ表面からの放熱計算
配管出口温度の計算

熱伝達率 配管内 流速

管内の熱伝達率概算値を示します

水流の熱伝達率を示しています。

流速を変化させた場合

条件:管内径50(mm)

流速(m/sec)   熱伝達率(W/m2 K)
1   5.54E+03
2   9.66E+03
3   1.33E+04
4   1.68E+04
5   2.01E+04

管内径を変化させた場合

条件:流速3(m/sec)

管内径(mm)   熱伝達率(W/m2 K)
10   1.84E+04
20   1.60E+04
30   1.48E+04
40   1.39E+04
50   1.33E+04


2 次 》


 
 

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