蒸気ボイラの熱量

質問

水の中に入った銅管があります。
その中を蒸気がとおりますが、その時１秒間に
水に伝える熱量はどれくらいか計算で求めることが
できますか？

想定条件
・銅管径 R 3/4
・長さ6.5mをコイル状に巻いてある
・蒸気は約0.2Mpa 120度

　その他計算に必要な要件がありましたら、
蒸気ボイラで湯沸かしするようなイメージで仮定して
ください。

回答No.2

biomatsu · ベストアンサー

計算できます。
厳密に計算したいのでしたら、銅管や水が入った容器の材質、形状、蒸気流量条件（流量、入口温度、出口温度）、容器内の水量、温度、容器の材質や外側の条件などが必要になります。もし、容器内で水を攪拌しているのなら、銅管表面は、始めは強制対流伝熱として考える必要があり、更に、沸騰が始まったら沸騰伝熱を考慮する必要がありますね。（大学レベルの伝熱の基礎試験問題ですね）
今は、汎用のシミュレーションコードがいろいろとありますので、条件を適切にインプットすれば、温度分布や流線などを含めて、計算結果が表示されます。
簡単に手計算するのでしたら、銅管内に流す蒸気の入口と出口条件の差（重量流量とエンタルピー差）から概算できます。その場合、蒸気を復水させるかどうかで、伝熱量が違ってきます。目安程度の計算でしたら、この程度で十分と思います。

回答No.1

foobar

もひとつ
銅管周辺の水の温度
が必要な気がします。
あとは、
・水-銅表面の熱伝達率
・銅の熱伝導率と銅管の厚さを使って、同じ板厚の銅板の熱抵抗（熱伝導の逆数）を出す
・銅表面-蒸気の熱伝達率
を出して、これから単位面積あたりの熱伝達率を計算し、
銅管表面積と蒸気ー水の温度差から熱量の概算値が出ると思います。

さらに精度を上げるには、
・水の温度分布(銅管表面では温度が高く、そこから周辺に熱が拡散する）
・蒸気の温度分布（銅管表面では温度が低く、そこに向けて熱が流入してくる）
も考慮する必要があると思いますが。