熱供給係数と熱伝導係数

Thread Content

一、熱供給係数α：ニュートンの冷却法則dQ = α A△tにより、熱供給係数αの単位はW/(m2 *℃)である。熱供給係数の物理的意味とは、単位時間あたり、単位の伝熱面積において、温度差が1Kのときに、熱供給によって伝達される熱量のことである。 実験により、熱供給係数に影響を与える要因は以下の通りであることがわかった：①流体の流速：伝熱境界層内での熱伝導が対流伝熱の主要な障害となっている。明らかに、流速を上げることで伝熱境界層を薄くし、それによってαを増大させ、対流伝熱過程を強化することができる。 ②流体の対流状況：自然対流を用いるか、強制対流を用いるか。明らかに、強制対流時の流体の流速は自然対流よりも高い。 　③流体の種類；液体、気体、蒸気。 　　 ④流体の性質：影響が大きいのは、流体の比熱、熱伝導率、密度、粘度などです。熱伝導率が大きい流体の場合、熱伝達境界層の熱抵抗は小さくなり、熱供給係数は大きくなる。粘度が高い流体では、同じ流速でもRe数が小さくなり、伝熱境界層もそれに応じて厚くなるため、熱伝達係数は小さくなる。 　⑤伝熱面の形状、位置、およびサイズ：円管や平板、管束など、異なる形状の伝熱面；管内か管外か；垂直に置くか、水平に置くか；また、異なる管径や長さもαに影響を与えます。 　　 上記の影響因子をまとめると、熱供給係数αは次のような不定方程式として表すことができる：α＝f (u ，d ，ρ ，μ ，t ，cp ，……)　各種の熱供給過程では状況に大きな違いがあり、αに影響を与える因子も完全には同じではない。一般的な熱供給過程は大きく2つのカテゴリーに分けられる：1．流体に相変化がない場合の熱供給過程　1)流体の強制対流による熱供給；(2)流体の自然対流による熱供給　2．流体に相変化がある場合の熱供給過程　1)蒸気の凝縮による熱供給；(2)液体の沸騰による熱供給　相変化のない対流による熱供給係数の経験的関係式：円形の直管内での強制乱流における熱供給係数：α＝0.023 * (λ/d )* (ρdu/μ)^0.8 * (cμ/λ)~b　流体が加熱されている場合はb=0.4、冷却されている場合はb=0.3　(Re>10000, 0.7