テスト勉強をしていてどうしても分からないのですが、加工時の切削熱の伝達割合なのですが、切削速度が高くなると切りくずに伝わる熱量が増大して、工具や被削材に伝わる熱の割合が減少する原理が分からないのですが、どうかご教授して下さい、お願いします!!!!

A 回答 (1件)

一般に、「高速加工」と呼ばれる加工方法のことですね。


確かに切りくずがほとんど熱を持って逃げます。

切削時の熱は、工具のすくい面が切りくずをすくい上げる際に発生する、切りくずのせん断による熱や摩擦による熱が大半です。
その熱が工具と材料に伝わるのですが、熱が伝わるのにも速度があります。
熱が伝わる速度よりも切削の速度が早くなると、発生した熱が工具や材料に伝わる前に切りくずが工具から離れ、結果的に切りくずが切削の熱のほとんどを持って行ってしまうのです。

手を浸けるのが難しいくらい熱い風呂の湯船にゴミが浮いているとき、手を御椀型にして素早く熱い湯と一緒にゴミをすくい出せば、さほど熱い思いをせずに湯とゴミを湯船から飛ばすことができすが、これとよく似ています。

熱にも伝わる速さがあるために、起こる現象です。
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Q局所熱伝達率と平均熱伝達率について

今、熱伝達率について勉強しています。


平均熱伝達率と局所伝達率の違いは何でしょうか?

局所熱伝達率を平均したものが平均伝達率ですか?


もしそうなら、平均熱伝達率が14.38(W/mK^2)にたいして局所熱伝達率の平均が731.9(W/mK^2)なのは間違いということになりますよね?


9か所の局所熱伝達率を計算しているのですが、2374.1(W/mK^2)という結果になったものがあります。

ちなみに、これは実際に実験した結果から熱伝達率を計算しています。
なので、これは数値が大きすぎておかしいですよね?



合っているのか、間違っているのか分からず、混乱しています。
どなたか、平均熱伝達率と局所熱伝達率の違いについてお教え下さい。

Aベストアンサー

説明してある部分の他に多分条件がある、と思いますが。
局所は非常に微小な面積で評価した時の熱伝達率。
平均熱伝達率は平均ではありますが、熱伝達率の平均ではなく、総伝達熱量を伝達面積で割ったものです。
返金温度または、平均温度差として何を使うかで数値は相当違って来ますので、慎重に取り扱って下さい。

例示されている数値は十分ありうるものと思います。特におかしくはありません。
実験か何かわかりませんが、測定方法に問題がある可能性が高い。

局所熱伝達率の測定・計算方法は難しいです。
余り意味のある実験ではにように思います。
工学的には意味なし。

Q熱伝達と熱伝導の両方を考慮した非定常解

平板の1次元熱伝導の問題で、t=0で周囲の気体の温度がT1, 板の温度は一様でT0(<T1)であり、t>0での平板内の位置xでの温度T(t,x)を計算したいと思っています。
このとき、板の周囲は温度が一様の気体であり、気体と板の表面では熱伝達抵抗があり温度が同じではないという条件も考慮したいと考えています。つまり、気体から板の表面への熱伝達と板の内部での熱伝導の両方を考慮に入れて、かつ非定常の問題を解くという形になっていると思います。
熱伝達については、教科書等で”熱通過”の問題として取りあげられているものは見つけたのですが、いずれも定常状態であり、時間の変数は入っていません。そもそも、定常状態でなぜこのように外部と表面で温度差ができてしまうのかもよく理解できません。
どなたか御存じの方、この辺りの考え方も含めて教えていただけないでしょうか。ややこしい質問ですいません。よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

熱に関する熱伝導の1次元の支配方程式は、以下のようになります。
(δ/δx)λ(δT/δx)-cρ(δT/δt)+h(T0-T1)=0
λ:熱伝導率、T:温度、c:比熱、ρ:密度、h:熱伝達係数
あとは、質問の通り。

この微分方程式をとけば、答えを求めることができます。

外部と表面で温度差ができる理由は、気体は対流するからです。温度が上がれば、密度が小さくなり上に行ってしまいます。外部の温度を一定という条件がついていますが、これは問題を簡単にするための都合の良い仮定であって、気体が少ない場合などはちゃんと気体の温度上昇も考慮しなければなりません。ただ、それを考慮するためには、流体と熱伝導の連成になるため理論解を求めることは困難となります。

他にも、あるとおもいますが参考文献の一例。
西川兼康,藤田恭伸:「伝熱学」,理工学社(1982),pp.56-58

コンピュータを使ってときたい場合は、一次元ですし単純な差分近似をすればよいと思います。

Q熱伝導率 熱伝達率 プラスチック 冷却 時間

熱可塑性プラスチック(PP)を溶かして、水に付けて冷却、硬化させる際に、どれくらい水につけていれば、目的の温度になるかという問題に直面しています。

200度に溶かしたPPを40℃まで冷やすのに必要な時間(秒)を求めたいのですが、
断面積70mm^2、長さ4500mmのPPを、18℃の水に浸した場合、何秒となるんでしょうか。。

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Aベストアンサー

溶融状態から固形状態になるのであれば、熱伝導率が大きく変化するでしょうし、200℃から18℃になるのであれば、周囲の水への熱伝達率も大きく変化します。単純な自然対流で仮定できるのかも分かりません。また冷却水温も上がるのではとも思います。

物性値変化が正確に分かっていれば、非定常解析ができるCFDで解くことができるでしょう。

CFD解析ができず、ざっくり知る程度であれば、形状が平板なのか円柱なのか分かりませんが、断面形状毎で種々のハイスラー線図が解かれていますので、固体として上記変化を無視しして解くことはできます。

いずれにせよ、熱電対か何かを埋め込んで実測値と比較し、物性値を求めるには役に立つと思います。

Q熱貫流率と熱伝達係数について

熱貫流率と熱伝達係数は同じ物でしょうか?
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E4%BC%9D%E9%81%94%E4%BF%82%E6%95%B0
http://hmk-polaris.web.infoseek.co.jp/zisyo_syosai/netsukanryu.html
ここを見ると次元は同じようですが

Aベストアンサー

次元は同じですが定義としては違うものです。
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q=α(Tw-T0) [W/m^2]
などの形で書かれます。(ここでTwは個体表面温度、T0は流体の基準温度)
熱貫流率は、板を挟んだ流体間の熱伝達などをそれらの流体の温度差で表したときの係数で、一般には
q=K(T1-T2) [W/m^2]
K=1/(1/α1+l/λ+1/α2) [W/K・m^2]
などの形で書かれます。(ここでαは各流体から板への熱伝達係数で、λは板の熱伝導率、lは板の長さ)
種々の流体、板の材質の組み合わせについて熱貫流率を求めておけば、流体の温度差だけで通過する熱流束の値がわかるので、設計時などには非常に便利な考え方です。

Q熱伝導、熱伝達に影響を及ぼす因子について。

熱伝導、熱伝達に影響を及ぼす因子って何がありますか。

熱伝導、熱伝達によって移動する熱量に影響を及ぼす因子で、それぞれについて例えばどんなものがありますか。またそれは、例えば何かに比例したり反比例したりするものなのでしょうか。

Aベストアンサー

こんにちは。

熱伝導は、
・温度勾配(単位距離当たりの温度差)に比例
・熱伝導する経路の断面積に比例
・熱伝導する経路の部分の物質の熱伝導率に比例
の3つだけです。
http://100.yahoo.co.jp/detail/%E7%86%B1%E4%BC%9D%E5%B0%8E/
ちなみに、熱を電気に置き換えてみると、
・電流は電圧に比例
・電流は電線の太さ(断面積)に比例
・電流は電気伝導度(電気抵抗の逆数)に比例
ということで、ほとんど同じ考え方ができます。

ところが熱伝達となると、上記の熱伝導の因子のほかに、固体と気体・液体との熱のやり取りや流体力学の因子が加わり、いきなり難しくなります。
「流体力学」という名称は、一見、理論的な力学のようですが、実は経験式だらけの世界です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E4%BC%9D%E9%81%94%E7%8E%87


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