ATオイルクーラーの性能予測

質問

エンジン冷却系設計の担当をしています。
ある車で水冷のATオイルクーラーの実車評価を行ったところATオイルの油温が基準に対して大幅に余裕があったため水冷のATオイルクーラー段数を下げた時の性能予測をしたいと思っています。
しかし熱交換機器の性能予測についてまったくの知識が無くどんな計算をやって性能予測をしたら良いか教えてください。

今、実車評価して分かっている数値は…
?水冷ATオイルクーラーの水入口温度(℃)
?水冷ATオイルクーラーの水出口温度(℃)
?水冷ATオイルクーラーのオイル入口温度(℃)
?水冷ATオイルクーラーのオイル出口温度(℃)
?水の流量(L/min)
?オイルの流量(L/min)
?水の比熱(kJ/kg･℃)
?油の比熱(kJ/kg･℃)

こんな資料を見たらよいとか、計算事例などのアドバイスを頂けたら助かります。

回答No.2

noname#230359

設計そのものは、水冷系の設計と同じです。
水冷系では、気水温度差Δｔを幾らに設定するかが鍵です。
（この辺は、各社のノウハウの見せ所。）

具体的な計算は、元富士重工（スバル）の技術者、星 満（ほし みつる）氏の
研究論文（自動車技術会誌に掲載）等を御覧下さい。
（エンジンの水冷系を設計した事がある人間なら、誰でも知っている程有名。）

１～７迄のデータがあるなら、それ程苦労も無く再計算出来そうだが・・。
元仕様の計算をしたのは、どなたなのでしょうか？
回答(１)のトシさんと、同じ疑問を持ってしまいます。

> どのような計算式で考えて行けば良いか
（入り口と出口の温度差）×（流量）×（比熱）＝　奪った熱量
こんな考え方で良いのでは？

その熱量を、元の伝熱面積で割れば、単位面積あたり単位時間に、
どれだけの熱が移動したか推測出来ます。
あとは、伝熱面積が減る訳ですから、逆にたどれば温度を推測出来ます。

自動車メーカー勤務で、エンジン設計をやっているのでしょ？
職場の先輩に訊くなり、設計マニュアルを読むなり、
幾らでも手はあると思うのですが、不思議ですね。

> 具体的にどんな資料をどこで購入又は探したら良いか
> アドバイスをお願いします。
専門雑誌なら「内燃機関」。
それと先に挙げた学会誌「自動車技術」。
自動車メーカーなら会社自体が学会に法人登録しているし、
会誌のバックナンバーも保存してある筈です。
面倒くさがらずに探して下さい。検索すればすぐです。
当然、貴方も学会に入っていますよね？
（入っていないエンジン設計者がいるとは思えない。）

> 各社ノウハウ等あると思いますが
> 一般式の考え方を教えて頂けたら助かります。
だからこそ、御自身の会社での計算方法を参照するべきです。
一般式なら、伝熱の本に幾らでもあります。一冊くらいはお持ちでしょ？

エンジンメーカーなら、各社で熱交換器や熱伝達係数をノウハウとして
ため込んでいる筈です。今回、突然、違った計算したらマズイでしょ？
職場の設計マニュアルくらいは読みましょうよ。

補足

皆さん

ご回答ありがとうございます。

元仕様はベース車についていたATオイルクーラーの放熱量と同じものを私が設計している新規車種にも設定しました。

例えば…
(1)水冷ATオイルクーラーの水入口温度(℃):108
(2)水冷ATオイルクーラーの水出口温度(℃)105
(3)水冷ATオイルクーラーのオイル入口温度(℃):140
(4)水冷ATオイルクーラーのオイル出口温度(℃):118
(5)水の流量(L/min):135
(6)オイルの流量(L/min):4.5
(6)水の比熱(kJ/kg･℃):4.186
(7)油の比熱(kcal/kg･℃):0.544

上記の数値が分かっている場合、どのような計算式で考えて行けば良いか教えて頂け無いでしょうか？各社ノウハウ等あると思いますが一般式の考え方を教えて頂けたら助かります。

また星 満（ほし みつる）さんの名前はお聞きしたことがあるのですが手元に研究論文等の資料がありません。具体的にどんな資料をどこで購入又は探したら良いかアドバイスをお願いします。

回答No.1

noname#230359

伝熱工学の本を読めば計算式があるはずです。

機械工学便覧の中にも伝熱工学があったと思います。
(昔の人なので、最新版はどうなっているかの保障はありませんが）

熱交換器ハンドブックというのもあります。

疑問点
冷却系の設計担当者ですよね。
実験の前に熱交換器を設計したと思いますが、どうやってサイズを決めたのですか？