温風の熱変化について

質問

はじめまして。初めての投稿です。
この度、温風の温度変化について調べることになったのですが、
なかなか検索しても出てこなく(どのように検索すればいいかも
分からず)困っています。
もう少し詳しく申しますと、排出される温風(約200～400℃)が
配管を通って外に出るに当たって、200～400℃がどの程度
温度が下がるか(どのくらいの配管を通れば、
どの程度温度が下がるか)を調べたいんです。

これを当てはめられる公式や法則はないでしょうか。

現場に行かなければ詳しい状況が分からないので、
大変アバウトな物言いになってしまいますが、
どうかご助言を宜しくお願いします。

回答No.4

walkingdic

>ちなみにモデル…とは何でしょうか？
数値計算する際にコンピュータにどういう構造になっているのかを入れなければなりません。このときにたとえば外部環境などのような複雑なものはそのまま入れることは出来ませんので、簡単にした等価的なものを入れてあげる必要があります。そういう実際のものをコンピュータシュミレーション上で等価なものを作ることをモデル化するといい、作ったものをモデルといいます。

通常はＦＥＭ解析などを使います。これはＮａｓｔｒａｎなどのような専用ソフトがあるのでそれを使います。

で、実際にはやはり実測が一番なので、たとえこれでモデルを作っても、外部環境や風量そのほかが変わる場合には水準試験をして実際どうであったのかを計測して、比較してモデルが適当であるかの検証が必要ですから、一度は必ず実測はしなければなりません。

なので、そういうことを考えるよりは水準試験などをして実測してしまったほうが早いわけです。

ただたとえばそういう現象を扱う色んな装置を作るようなメーカーですと、構造を変更するたびに実測しなければわからないのでは時間がかかりすぎるので、モデル化したシュミレーションを設計時に取り入れたりして開発・設計の時間を短縮します。どのようなモデルを使えばよいのかという部分は実はそれがノウハウになります。

お礼

お返事が遅れてしまいすみませんでした！
なるほど、モデルを作るのにまた時間がかかるのですね…。
やっぱり直接測定しに行きたいと思います。
皆様、ご丁寧にありがとうございました！

回答No.3

indoken

ANo1.です。
管の太さや形（丸いのか物凄く平べったいのか）管の厚さや断熱性（魔法瓶のような仕組みならほとんど熱が伝わらない）、管に放熱のためのヒレのようなものがついている場合など、いろいろな管がありますので熱の伝わりやすさが分からないと、温風の温度変化を求めることが出来ません。
詳しくは専門家に聞く（あるいは気合を入れて勉強する）必要がありますが、一定の装置について、運転条件がたびたび変わるという程度の話であれば、主要な条件を変えて実際に測定し、中間的な条件の場合については補間などで推定することで用が足りるのではないかと思います。
いかがでしょう。

お礼

お返事が遅くなりました！すみません。
やはり直接測定してみないことには前に進めそうにないみたいですね。
計算だとやはり誤差もあるみたいですし。
何度もありがとうございました！

回答No.2

walkingdic

非常に簡単に言えば、

１．気体から配管への熱伝達
２．配管から外部への熱伝達
３．外部の熱拡散など

がわかれば気体の温度がどう変わるのかわかります。（気体、配管などの比熱などの物理定数はもちろん必要）

が、１，２，３を計算で求めるのは容易ではありません。
これは非常に奥が深くてこの場で簡単に説明は出来ません。
というのも、書き始めるとそれは熱伝達の教科書が出来上がってしまいます。
もちろん気体の速度も問題になるし、配管の径や構造なども問題になります。

簡単に式を当てはめてというわけにはいかないのです。

なので通常はモデルをコンピュータを用いて数値計算します。

しかしようやくモデルを作って計算しても実測するとずれているのが普通なくらいですから、温度を知りたい場合には通常はややこしいモデルを作るのではなく実測してしまうのが普通です。

お礼

ご返答ありがとうございます。
やはり簡単なことではないのですね。
教科書で基礎から勉強するしかないのでしょうか。

ちなみにモデル…とは何でしょうか？
無知で本当に申し訳ないです。

回答No.1

indoken

具体的に何をしたいのか今ひとつ分かりかねますが、
「温度変化について調べる」だけなら温度を測っても良いような。
風量、管の太さ(形状)と材質(熱伝導特性)、管周辺の温度条件など
が分かれば、計算でもほぼ答えが出ますよ。

お礼

ご返答ありがとうございます。
条件が分かれば計算で答えが出るとのことですが、
どのような計算式があるのでしょうか？
私も測定した方が早いのでは・・・と思うのですが、
条件が度々変わるので大まかでいいから、数値の出し方を探してくれ。
とのことでした。
風量、管の太さ、管周辺の温度条件は測れば分かりそうですが、
材質（熱伝導特性）とはなんでしょうか？
何度も申し訳ございません。