熱伝達の数値計算をしたいのですが、境界面での熱伝達係数の取り扱いに困って
います。物質中の伝達係数は、材料定数で決まると思いますが、境界面(例:空気とアルミ)ではどの様にすればいいかお教えください。
(計算式は dT/dt=κ▽2T で計算しようと思っています。
境界面でκをどう設定すれば良いかお教えください。)

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (2件)

境界面の熱伝達係数は、物質中の熱伝達(熱伝導率)と違って、アルミの形状(平板・棒、熱源に対してどの位置<上・下など>にあるかなど)や周りの流体(例であると空気)の流速(自然対流・強制対流)などによって、様々な値をとります。

そのため、状況に応じた様々な半経験・半理論式が存在します。私もこのあたりに関しては、それほど詳しくないためこれ以上の説明ができません。参照できる値としては、丸善からの「伝熱工学資料」や日本機械学会の論文などを参照にしてはいかがでしょうか?
    • good
    • 0

伝熱には.大きく分けて4種類(?)


分子・原子の振動が隣接する分子等で伝わる場合 伝導
光子がぶつかり伝わる場合 輻射
物質が移動する場合 拡散・対流
忘れた
があります。住宅では.これらをひとまとめにした総括でんねつ係数を
使いますが.各種条件(方向・地域・季節)がわからないと.どの場合の総括でんねつ係数を使ってよいのやらわかりません。
教育ということでしたならば.高等学校教科書化学工業のどこかにかかれています。それ以上の内容でしたらば.化学工学の書籍を探してください。
住宅の場合には.ハス規格を作った協会(名称忘却)で.空調機に関しての規格(クーラーのカタログに書いてあります)と.その協会で発行している書籍に一覧表があります。
熱交換器を設計するのでしたらば.配管ハンドブックを見てください。

あと.熱伝導の公式の導入は.必要でしょうか。多少時間(1-2ヶ月)がいただければ本を探してみますが.お急ぎのようなので.図書館を探したほうが早いと思います。
    • good
    • 1

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Qアルミ材 熱伝導率について

A1200Pの熱伝導率(kcal/(m・h・℃))が知りたいのですが、
WEBでは見つかりませんでした。ご存知の方ご教授願います。

Aベストアンサー

A1200Pは、純度99%以上のアルミなので、純アルミの

熱伝導率 : 0.566cal/(cm・s・deg) {237W/(m・K)}

より若干(数%程度)低いと考えてよいでしょう。

ちなみにA1200Pは、強度は比較的低いが、成形性、溶接性及び耐食性がよく、一般器物、建築用材、電気器具、各種容器、印刷板などによく使用されます。

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。
熱伝達係数は主に流体から個体など2種類の物質間での熱流束を集中定数化して扱うもので、一般に
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熱伝導率と電気伝導率について

熱伝導率と電気伝導率について

熱伝導率の大きな物質(例えば銅、アルミニウム、鉄、・・・など)は電気伝導率も大きく、
熱伝導率の小さな物質(例えばアスベスト、ガラス、発泡スチロール・・・など)は電気伝導率も小さい。
これは常に成り立つのでしょうか。
またこの熱伝導率と電気伝導率の関係性は物理的に解明されているのでしょうか。
 

Aベストアンサー

電気伝導と、熱伝導は、物性論の教科書をひもとかれれば、理論的にだいたい説明がつくことが割と簡単にご理解頂けるとおもいます。小生は電気伝導性ない(すなわち絶縁体)、熱伝導のよい材料の開発にむかし従事していました。自分の知るかぎり実用化された材料でのチャンピオンデータはBeOでまさに圧勝でした。熱膨張経緯数もアルミナとほぼ同じことから半導体の熱拡散材料として、他に累を見ない材料でしす。ただ、毒性の問題でその使用が相当規制されており、国産されていないため(製造、加工が禁止されている)、相当量米国から輸入されているはずです(米国の一企業の独占)。次にAlNとかSiCが絶縁材料で熱伝導率が高いため注目されていますが、AlNは熱膨張係数が若干小さいこと、SiCはご存じ半導体でBeOを添加して絶縁性を得ていましたが(開発当時は、日本の世界的発明ともてはやされました)、それでもAlN以上に電気特性が良くないこと、それとやはりBeOが問題となり今はあまり使用されていないはず。最初の方がお答えになったダイヤモンドは熱伝導、絶縁性ともに極めて良好ですが、熱膨張係数があまりに小さすぎ、半導体とのミスマッチがひどく、大型チップへの対応ができないため、その用途は極めて限られてているはずです。

電気伝導と、熱伝導は、物性論の教科書をひもとかれれば、理論的にだいたい説明がつくことが割と簡単にご理解頂けるとおもいます。小生は電気伝導性ない(すなわち絶縁体)、熱伝導のよい材料の開発にむかし従事していました。自分の知るかぎり実用化された材料でのチャンピオンデータはBeOでまさに圧勝でした。熱膨張経緯数もアルミナとほぼ同じことから半導体の熱拡散材料として、他に累を見ない材料でしす。ただ、毒性の問題でその使用が相当規制されており、国産されていないため(製造、加工が禁止されている...続きを読む

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金属の熱伝導率

金属の熱伝導率を調べております。
黄銅より銅の方が、熱伝導率が高く熱を伝わりやすい事は分っているのでが、逆に冷めるのは熱伝導率が高いと放熱しやすい(冷めやすい)のか教えて下さい。

Aベストアンサー

熱の移動には、伝熱、対流、放射が有ります。
熱伝導率は同じ材質内を熱が伝熱する場合の係数です。
金属から空気に熱が移動する場合は次の通りで、熱伝導率は直接には関与しません。
・放射:NO.1様のご説明によります。
・伝熱:金属と空気間の<熱抵抗>という係数が関与します。
・対流:空気側の対流によって金属と接している空気の温度が下がり、伝熱も増えます。
対流には<熱伝達率>という係数を使います。

Q熱伝達係数について

熱伝達係数の値を調べています。

熱交換器の表面を液体が流れながら熱交換をしています。
その場合の熱伝達係数はどの程度になるのでしょうか?
また、熱伝達係数は熱交換器の材質や液体の成分で変わりますか?

Aベストアンサー

熱伝達率の話でよろしいでしょうか?
熱伝達率は物性値ですので、その物質固有のものです。
液体が流れているか否かで、当然その熱伝達量は異なります。液体の種類によって当然熱伝達率はことなりますし、流量によっても熱伝達量は異なります。

Q熱伝導率 わかりやすく教えてください。

熱伝導率が 高いということはどういうこと、望ましい時はいつ。
熱伝導率が低いということはどういうこと、望ましい時はいつ。

手をあてて、あったかく感じる時は、
熱伝導率が低いということはなのでしょうか?

例をあげて、わかりやすく教えて。

Aベストアンサー

> ウールなど 触って暖かく感じるということは ウールは熱伝導率が低い 
> ということでいいのでしょうか、

地味に答えにくい質問です。歯切れが悪くて申し訳ありませんが「そういうケースもある」ぐらいでどうでしょうか。

まず「触って暖かく感じるのは、単純にその物の温度が高いから」という事もあるでしょう。同じ熱伝導率の物でも100℃の物と0℃の物なら100℃の物の方が触って暖かく感じます。当り前ですが。

次に、これは質問内容に対するかなりの深読みなのですが「ウールのセーターを着ると暖かいのは、ウールの熱伝導率が低いからだ」と考えているのならこれは中々に微妙です。

もちろん『セーター』の熱伝導率が低いため、人の体温が外気に奪われにくくなるので暖かいという事になります。また『ウール』自体の熱伝導率もそれなりに低いと思います。
ところが、実は『ウール』そのものよりもウールの間に捕らえられた『空気』の熱伝導率が低い事の方がセーターの暖かさの秘密だったりします。
例えば北国でガラス窓を二重にしたりするのは、間に(熱伝導率の低い)空気の層を作る事によって、室内の熱が外へ逃げないようにする工夫だったりします。

そういった事に注意しさえすれば、触ってみた感じから熱伝導率を大雑把に比べる事も出来るだろうと思います。

> ウールなど 触って暖かく感じるということは ウールは熱伝導率が低い 
> ということでいいのでしょうか、

地味に答えにくい質問です。歯切れが悪くて申し訳ありませんが「そういうケースもある」ぐらいでどうでしょうか。

まず「触って暖かく感じるのは、単純にその物の温度が高いから」という事もあるでしょう。同じ熱伝導率の物でも100℃の物と0℃の物なら100℃の物の方が触って暖かく感じます。当り前ですが。

次に、これは質問内容に対するかなりの深読みなのですが「ウールのセーターを着ると暖かいのは...続きを読む

Q大気、空気の熱伝達係数について

空気の熱伝達係数を教えてください。
なぜ知りたいかというと。。。

高所に行くと気圧が下がりますよね?それによって空気の密度も下がります。すると例えばエンジンや発電機からの放熱にも影響を与えると思います。
いろいろ調べた僕なりの考えは、おそらく空気の密度が下がることによって熱伝達係数が変化して、いわゆる対流熱伝達の式から求められる熱流の値が変化するのだと考えています。これによって1気圧のときと例えば0.5気圧のときの放熱のされ方の違いがわかると思います。これを求めるには空気の熱伝達係数を知らなければ求めることが出来ません。どうか教えてください。さらに気圧の変化による放熱の変化をずばり具体的に数値で知っている方いらっしゃいましたら教えてくださいお願いします。

Aベストアンサー

電子機器の話はわかりませんが、空気中の熱の移動は伝導ではなく対流によるものが殆どです。
魔法瓶のように真空(低圧)による断熱を使っている製品もありますが、1000、2000m程度では、どうなんだべ?(´・ω・`)

Q熱伝導率について

現在、熱伝導率について勉強しているのですが、薄膜について考えていたら詰まってしまたため、お教えください。

例えばφ10mm, 長さ10mmの円柱があるとして、その熱伝導率が100W/mKとします。
この円柱側面に熱伝導率が500W/mKの材料を1μmコーティングしたとします。
この時、コーティングされたAの熱伝導率を求めるための理論式に確証が持てません。

私は単純に、熱抵抗R = l /λA(lは長さ、λは熱伝導率、Aは断面積)とおいて、円柱と膜(厚さ1μmの筒)の合成抵抗、1/R合=1/R1+1/R2として考え求めたのですが、この合成した熱抵抗と未処理の円柱の熱抵抗との比をとると限りなく1に近い値となりました。つまり、1μm程度では熱伝導率への影響はないという結果となってしまいました。

しかし実際は薄膜により熱伝導率が向上したというような話をよく聞きます。
おそらく私の考え方(計算方法)が間違っていると思います。

ご指摘いただけると幸いです。以上よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ご提示された熱抵抗による計算がただしいか、コメントできません。というのは熱抵抗云々という概念が、小生の認識する限りでは、ある特定のアプリケーション分野(小生の知るのはは半導体の実装技術分野)の簡易的な手法で、3次元の熱伝導を計算するものと結果が異なるはずです。 たぶん熱抵抗云々は一次元の熱伝導しか考慮していないと思うのですが)。
ただ、10mmΦ×10mmというボリュームに1μの薄膜をコーティングしただけでは、熱伝導率は変わらないという事は間違いありません。実際に薄膜を被覆した場合の3次元の熱伝導率を計算したことがあります。通常の数値解析では薄膜部分にメッシュを切るのが極めて困難(ほしい情報は薄膜内部と直下の基材部の温度分布)なため(薄膜が基材に比べあまりにも小さいため)相当工夫をしないと計算できませんでした。ただ、少なくとも定常熱伝導の場合は薄膜による温度分布は考慮する必要がないことを確かめています。
ただし、実際にこのような基材を加熱して表面温度を測定すると、被覆の有無でその温度は有意な差がでるということは、わりとよく知られて事実で、よく被覆したことによる熱伝導率変化と間違えられる方が多数いらっしゃいます。
小生は、この現象は、被覆したことによって、表面の輻射率がかわり、周囲との輻射による熱の授受に大きな差が出てくるためと考えております。

熱伝導という現象はマスが重要なため10mmΦにたいし1μというマスではまず影響がでないというご質問者の回答は正しいと思います。

ご提示された熱抵抗による計算がただしいか、コメントできません。というのは熱抵抗云々という概念が、小生の認識する限りでは、ある特定のアプリケーション分野(小生の知るのはは半導体の実装技術分野)の簡易的な手法で、3次元の熱伝導を計算するものと結果が異なるはずです。 たぶん熱抵抗云々は一次元の熱伝導しか考慮していないと思うのですが)。
ただ、10mmΦ×10mmというボリュームに1μの薄膜をコーティングしただけでは、熱伝導率は変わらないという事は間違いありません。実際に薄膜を被覆した場合の3...続きを読む

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。


人気Q&Aランキング

おすすめ情報