水冷の計算について教えてください

質問

銅板にφ6.3の銅パイプを埋め込んで水冷板としています。
70W程度の発熱量のものを冷やそうとした時、
水量はどのぐらいとすればよいのでしょうか。
どのような計算式で求めればよいでしょうか。
Newtonの冷却の法則などから途中までは計算をしてみているのですが
ヌッセルト数の出し方などで迷っています。
よろしくお願いします。

回答No.4

foobar

実際の機器での伝熱の計算をするなら、伝熱関係のハンドブックを参考にする必要があるかと思います。
界面での熱伝達などに実験に基づく数値などが使われたりしているようですので。

お礼

ありがとうございます。
もう少し、考えてみますね

回答No.3

foobar

銅板やパイプから水への熱伝達は、所定の熱を移動させるのに必要な温度差（最終的には、冷却水温と被冷却体の温度差）に関係してきます。
被冷却体の温度と冷却水出口温度の最大値から熱の移動に使える温度差を算定して、その温度差で所定の熱量（70J/s)を移動できるだけの伝熱面積などを算出することになるかとおもいます。

お礼

ありがとうございます。
なんとなく、わかるような気もするのですが。
もう少し具体的な式とか数値があれば、嬉しいのですが・・・。

回答No.2

foobar

計算式というほどではありませんが、
許容温度上昇をΔT,流量をm[g/s]とすると、一秒あたりに水が持ち去ることのできる熱量はΔT＊m[cal/s]
これを時間あたりのエネルギーに換算すると、4.2*ΔT*m[J/s=W]
あとはこれにΔT=5をいれて、時間あたりの除熱が70[W]になるmを計算してみました。

お礼

なるほど、ありがとうございます。
その場合、水からパイプの銅壁への熱伝導とか
銅板の厚みとか銅板自身の熱伝達とかは
どのように考慮したらよいのでしょうか。

回答No.1

foobar

流量は、冷却水の許容温度上昇と除熱量から計算できそうに思います。
冷却水の許容温度上昇を5度とすると、70Wを除熱するには、3.5g/s程度の流量でOKかと思います。

お礼

さっそくの回答ありがとうございます。
申し訳ないのですが、途中の計算式など、教えていただけないでしょうか。