No.2ベストアンサー
- 回答日時:
>円管は十分長く,循環している
冷媒が本当に循環しているのでなく、円管がソレノイド状になっているわけですね。
壁面温度が一定のときの発達流れに対する Nu数は 3.65 です。
円管でのNu数の定義は
Nu =h*D/k
で、h は熱伝達係数 (W/m^2/K)、D は円管の内直径 (m)、k は流体の熱伝導率 (W/m/K) です。ただし、円管内の流体による熱伝達では、平板の場合のような「充分遠方の流体温度」というのが定義できないので、円管入口の流体温度を Ti (℃) 、円管出口の混合平均流体温度を To (℃) としたとき、流体温度 Tf (℃) をその相加平均
Tf = ( Ti + To )/2
で定義します。つまり、壁面温度を Tw (℃) 、壁面から流体に輸送される熱量を Q (W) 、円管内壁の面積を A = π*D*L (m^2) としたとき( L は円管の長さ )
Q = A*h*( Tw - Tf ) = A*h*{ Tw - ( Ti + To )/2 } = ( π*D*L )*( Nu*k/D )*{ Tw - ( Ti + To )/2 } = π*L*Nu*k* { Tw - ( Ti + To )/2 }
となるので、この式で、Nu = 3.65 としたのが、円管の壁面温度が至るところで一定のときの、発達流れに対する壁面温度と流体温度と輸送熱量の関係です。
円管の長さが短い場合のNu数の経験式もありますが必要でしょうか?
No.1
- 回答日時:
円管内の流体による冷却・加熱では、流れが熱的に発達中(流体の温度分布が入口からの距離で変わる)か、完全に発達している(流体の温度分布が入口からの距離に依らず一定)かで、熱伝達係数が異なります。
円管が充分長く、その長さのほとんどの領域が発達流れであれば、円管の平均出口温度から、平均熱伝達率や平均ヌセルト数は簡単に求められます。しかし、そうでない場合は難しいです。円管の入口からある距離までは発達中の流れ、それ以降は発達流れになりますが、その境界の距離 xt は
xt ≒ 0.05*D*Red*Pr
で計算できます。D は円管の内直径、Pr は流体のプラントル数です。Red は円管でのレイノルズ数で、次式で定義されます。
Red ≡ ρ*um*D/μ
ρ は流体の体積密度(kg/m^3)、um は流体の断面平均速度(m/s)、μ は流体の粘性係数(N・s/m^2)です。円管の長さ L が L >> xt であれば、円管のほとんどの領域が発達流れになりますが、実験での条件ではどうなっているのでしょうか?
この回答へのお礼
お礼日時:2010/12/07 15:04
ありがとうございます.
この円管は十分長く,循環しているため発達した流れです.計算してみても明らかにL>>xtと言えました.
発達した流れの場合,円管の平均出口温度から簡単に求められるとの事ですが,どのように求められるのでしょうか…?
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