伝熱について

質問

伝熱計算についてですが、
ボイラ水→鉄板→室内雰囲気温度の順に熱の伝わりの計算をしたいのですが、考え方として
(1)ボイラ水（飽和水174.473℃）→鉄板高温側は水の熱伝達
(2)鉄板内熱伝導
(3)鉄板低温側→室内へ放射伝熱
以上の手順であってますでしょうか？
鉄板の表面温度（低温側）は実際に測定しないと値がでないものでしょうか？

また、水の174.473℃での熱伝達率、鉄板の熱伝導率、放射熱伝達率がわかりません。
物性の温度による熱伝達率、伝導率等が詳しく載っているサイトがありましたら教えていただきたいです。

回答No.1

noname#252183

考え方だけ。

>鉄板の表面温度（低温側）は実際に測定しないと値がでないものでしょうか？

まず計算で出して、計算結果の妥当性を実測値と照らし評価し、必要ならモデルを変えて計算をし直します。

計算手順は、下図を参考に、
高温側流体温度　T1(℃)
高温側固体表面温度　T2(℃)
低温側固体表面温度　T3(℃)
低温側周囲空気温度　T4(℃)
遠方温度　T∞(℃)

面積 A=1(m2)
固体板厚み D(m)
高温側流体熱伝達係数 ｈ1（kcal/m2/h/℃）
固体熱伝導率　　λ（kcal/m/h/℃）
低温側空気熱伝達係数 ｈ2（kcal/m2/h/℃）
低温側固体表面熱放射率　ε(-)
遠方熱放射率　1(-)

Q1（kcal/h）＝ｈ1*(T1－T2)*A　・・・(1)
Q2＝λ*（T2－T3）*A/D　・・・(2)
Q3＝ｈ2*(T3－T4)*A　・・・(3-1)
Q4＝4.88*ε*A*｛[(T3+273)/100]^4－(T∞+273)/100]^4｝・・・(3-2)

Ｑ1＝Ｑ2＝Ｑ3+Ｑ4＝Ｑ ・・・(4)
と置けば、未知数は　Ｑ、Ｔ2、Ｔ3 の 3個。
式：Ｑ＝(1)右辺、Ｑ＝（2）右辺、Ｑ＝（3-1)右辺＋(3-2)右辺 の3つ。
Ｔ2とＴ3を仮定してＱ1，Ｑ２，Ｑ３+Ｑ4を計算し、試算法で(4)式が成り立つように　Ｑ、Ｔ2、Ｔ3を求めます。（電卓ではとても無理）

熱伝導率λは物性値で、物質を決めればほぼ温度だけの関数ですが、
熱伝達係数 ｈ1、ｈ2 は物性値（Pr数）のみならず装置条件（Re数、自然対流か強制対流か、汚れ係数も考慮するか、など）によって変化します。
熱伝導率と熱伝達係数の推算については多数の経験式が存在し、最も当てはまる図式を便覧等から探し出すのが伝熱計算JOB の苦労の大部分を占めます。

お礼

図ありのご説明でとても参考になりました、解説を元に計算してみたいと思います。
ありがとうございました。