ステンレス鋼（SUS316）容器内の温度計測について

質問

直径50mmＸ長さ300mmの円筒形の炉内(内部は空洞)を一定温度（300℃）で保つように温度計で管理した電気炉内に外径6mm内径4mm長さ330mmのステンレスのチューブ(SUS316)を通し、内部に液体を流したとき(流速1ml/min,圧力5MPa)の内部液体はどのくらい加熱されるのでしょうか？チューブの部位によって温度は変わるとは思うのですが・・・。どなたか計算方法を教えて頂けませんでしょうか。

回答No.3

0shiete · ベストアンサー

回答が遅れて申し訳ありません。

すこし計算してみたところ、流れは層流のようですね。
層流のときの円管内の流れのNuは次式で計算できます。
（省エネルギーセンター編、「熱管理士試験講座２」）

Nu=3.65+[0.19｛(D/L)*Re*Pr｝^(4/5)]/[1+0.117｛(D/L)*Re*Pr｝^(7/15)]

Re:レイノルズ数、Pr:プラントル数
（ただし、Re,Prを計算するにはメタノールの物性値を
探す必要がありますね。）

熱工学関係の本をめくってみると上記の式は
出ていると思います。探してみてください。

回答No.2

0shiete

円筒形の炉とステンレスチューブの位置関係はどのようになっているのですか？直径が大きく異なりますが、間には何か詰め物をされているのでしょうか？

液体の比熱と、チューブ入口出口の温度がわかれば簡単に計算できると思いますが、やはり、これが難しいからご質問されているのでしょうか？

補足

はい。計算の方法がわからない為四苦八苦しています。

炉の入り口と出口には詰め物をして熱が逃げるのを防いでいるのですが、内部は空洞(空気)です。液体はメタノールで、ステンレスは基本的に炉内の温度に均一に加熱されています。
何かよい計算方法はあるでしょうか。

回答No.1

9766

Q=KAΔtm
1/K=1/(h1*r1)+ln(r2/r1)/λ+1/(h2*r2)
h=λ/de*Nu
Ｋ：総括熱伝達係数
ｈ：シェル側/チューブ側熱伝達率
λ：熱伝導率
ｄｅ：相当管径
Δｔｍ：対数平均温度差
Nu：ヌセルト数
上記の数式は非常にラフな計算です。
熱交換器の設計の本があるとわかりやすいでしょう。

補足

回答ありがとうございます。
上記式に代入して求めようとしたのですが、ヌセルト数がわからないので解が出せませんでした。ヌセルト数とは熱伝達率と管直径をかけたものを熱伝導率でわればよいのでしょうか？
理系の学生なのですが、こういった計算が苦手で・・・。
おおよその内部温度が知りたいのですが、お手数ですがもう少し詳しくご説明頂けませんでしょうか。（内部流体の流入温度は室温です。）
申し訳ございません。