平板の熱伝導における壁外温度の計算問題
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私たちの工場には、黒鉛電極を用いて加熱する炉があります。炉の内壁には厚さ650mmの断熱耐火レンガが3層積まれており、この断熱耐火レンガには円形の穴が開けられています。黒鉛電極はその円形の穴を通って炉内に挿入され、加熱が行われます。電極の断面積は63.6平方センチメートルで、炉内の温度は約1400℃です。私は炉の外壁付近にある黒鉛電極の温度を計算したいと思っています。計算方法は以下の通りですが、何か問題があるように思えます。皆さん、ご指摘いただけますでしょうか。黒鉛電極の熱伝導率は121W/k・mで、電極の加熱出力は64kW、力率は0.7とする。計算手順は以下の通りです：64×10^3×0.7=KA、(1400-T)=121/0.65×63.6×10^-4×(1400-T)、3.78×10^4=(1400-T)。このように計算すると温度が負の値になってしまいます。どこに問題があるのか教えていただけますか。ご指導をお願いします。ありがとう
個人的な解釈ですが、この問題は熱伝導の式を使って計算すべきもののように思えます。しかし、投稿者が適用したのは対流熱伝達の式でした。達人の出現を静かに待って、解決策を教えてもらおう！
面積の使い方が間違っています。投稿者は電極の断面積ではなく、外表面積で計算すべきです。理由は簡単で、ここでの放射伝熱は断面積だけでなく、電極の全外表面を通じても行われるからです。100℃程度でしょう、電極の温度は鋼製ケースの温度よりも低いはずです。。自分で計算してみて。 放射にも熱伝達係数がありますが、電極炉の熱伝達については、より専門的な書籍を参照することをお勧めします。化学工学の資料では一般的に計算は行われず、製鋼、特に電気炉製鋼に関するマニュアルや資料を調べてみることをおすすめします。