気化潜熱 鉄板の水冷却1000℃→100℃

質問

気化潜熱計算を勉強してますが良くわかりません。
どなたか得意な方ご教授ください。
　高熱(1000℃）の鉄板を(100℃）に冷却したい場合、何リットルの水
　が必要か？ってな問題です。
　何か公式があった様な気がしますが、よくわかりません。
　水の熱伝達係数3000kcl/m2h℃として鉄板の大きさ1mx1mx0.1m
鉄板の比熱0.46としてKJ/Kg℃　で一様に水が当たった場合を想定してます。　あと必要なパラメーターはなんでしょうか？
なんとも困っています。　よろしくお願い致します。

回答No.2

mii-japan · ベストアンサー

1000℃の鉄10kgを水温20℃の水で100℃に冷却するのに必要な水の量は　？

ならば　
１：10kgの鉄の温度をを900℃下げるには　10*900*0.46（Kcal）を取り去る
２：水の蒸発潜熱を540Kcal/kgとして、20℃の水が100℃になり蒸発するには620Kcal/kg必要
１と２がバランスする水の量を計算します

なお、蒸発潜熱等は確認してください

お礼

mii-japan様　なんどもすみません。
　２については単位が(cal/kg)ですので水1Kg当たりで計算されているのですよね　水の顕熱がΔ80℃では80Kcal/kgになりその後、蒸発開始になりますよね　よって540+80=620Kcal/kgとの考えですよね
だから10*900*0.46（Kcal）＝620*水の量 という事で 6.6リットルって
理解しましたが、いかがでしょうか？
なんか　すっきりしました　←　まだ早い？　ありがとうございました。

回答No.3

ht1914

鉄の比熱は０．４６ｋＪ／ｋｇと質問文の中に示されています。ところが解答の中では０．４６ｋｃａｌ／ｋｇになっています。１ｃａｌ＝４．２Ｊですから４．２倍違ってきます。ｃａｌかＪかどちらかに統一する必要があります。水の比熱は４．２ｋＪ／ｋｇです。鉄は水の約１／１０だということになります。
ここで計算しようとしているのはどちらかというと蒸気損失のような値ですね。鉄を冷やしたときに蒸気になってなくなってしまう水の量の最小値です。

ついでですが鉄の比熱は温度によってかなり変わるようです。理科年表によると温度６００Ｋで０．５７ｋＪ／ｋｇです。銅よりも変わり方が大きいです。１０００℃での値は載っていませんが多分かなり大きくなっているでしょう。

お礼

ht1914様　アドバイスに感謝いたします。
　そうですね　やってしまいました！　単位がごちゃごちゃに。。。
　単純で大きなミスです。
　また　問題にした鉄の比熱も単位が違うような機がします。
　温度で大きく比熱が変わることはしりませんでした
　よい勉強になりました。　ありがとうございます。

回答No.1

mii-japan

過渡状態について論じるのでなければ
伝熱係数は不要です

鉄の比熱と水の蒸発潜熱と比熱だけです
あとは　鉄の重量と温度、水の温度と重量、気圧で平衡温度は計算できます

お礼

mii-japan殿
早速のご教授ありがとうございます。
　ん～何となく。。。です。
　公式がイマイチわかりません。
　式があれば、是非ご教授ねがえないでしょうか？
　よろしくお願い致します。