自然対流熱伝達率 - 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

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

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

垂直平板からの熱伝達係数(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


垂直壁面からの放熱量を計算
十分直径が大きいタンク側面からの放熱量の計算
鉛直から角度をもった壁面の放熱量の見積り

熱伝達率 放熱量

垂直平板周りの熱伝達率概算値を示します

空気中に置かれた壁面の鉛直上方向に沿った値を示しています。

条件:室内温度 30(℃) 壁面温度 100(℃)

層流域

壁面高さ(mm)   熱伝達率(W/m2 K)
10   3.72E+01
25   2.96E+01
50   2.49E+01
75   2.25E+01
100  2.09E+01

乱流域

壁面高さ(mm)   熱伝達率(W/m2 K)
125   3.98E+00
150   4.13E+00
175   4.26E+00
200   4.37E+00
225   4.48E+00


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