熱移動

質問

250℃の鉄板（□500xt10　20kg)の上下を冷却鉄板（□600xt40 冷却水を通す穴有り）で挟み、250℃を50℃にまで奪熱したいと思っています。必要水量と時間を導く式をご教授ください。

回答No.3

ohkawa3

接触面の境膜伝熱係数（ホット鉄板と冷却板間・冷却穴の冷却水接触面）が必要ではないかと思い質問させて頂きましたが、近似値的には無視して良い！範囲でしょうか？
そのような事項を無視して良いなどとは申し上げておりません。ご質問は、かなり漠然としていて、そのような事項までお問い合わせであるか否かを読み取ることができなかったので、最も基本的な条件として、冷却水の必要量を回答したまでです。
冷却系についてそのようなことも含むもっと詳しいモデルを使って計算するか、実験で合わせこむかいずれかの方法をとることが実用的である旨回答した次第です。

想定なさっている条件を具体的にご呈示いただければ、もう少し踏み込んで回答可能かもしれません。

なお、サイトのバグについては、一回答者としては把握できかねますので、運営サイトにお問い合わせくださるようにお願いします。

回答No.2

ohkawa3

鉄の比熱は、0.435 J／g・Kなので、
質量20kgで250℃の状態の鉄板を50℃まで冷却するには、次式の熱量を奪う必要があります。
0.435 J／g・K × 20 kg × （250-50）℃ ＝ 1740 kJ

水の比熱は、4.217 J／g・Kなので、
冷却板の入口の冷却水の温度が25℃であって、出口の温度が35℃となるように流路を設計したとすれば、
少なくとも、1740 kJ ÷ （4.217 J／g・K × (35 - 25)℃）＝41262 gの冷却水を流す必要があります。

水の密度は1000 g/Lなので、41262 gの水の体積は、約42 Lです。時間の長短に関わらず、少なくともこの程度の水を流す必要があるとご理解ください。

なお、冷却したい鉄板と挟み込む鉄板の接触（熱伝達）の良否、冷却水の入口／出口の温度、運転サイクルなどの要因によって、冷却に必要な水量は変化します。もっと精密なモデルを使って試算するか、現物で実験するなどの方法で合わせこみを行うことをお勧めします。

補足

ご連絡ありがとうございました。ご回答は「1740kjの熱量を冷却水が10℃上昇したと《仮定》した場合、42Lの冷却水が必要。接触面の良否もあり、詳細はモデルで実験を！」と理解しました。接触面の境膜伝熱係数（ホット鉄板と冷却板間・冷却穴の冷却水接触面）が必要ではないかと思い質問させて頂きましたが、近似値的には無視して良い！範囲でしょうか？
回答者様がlumihert 様とohkawa3 様と2通同じメールが入りましたがバグでしょうか？

回答No.1

lumiheart

熱の計算： 容量計算
http://www.hakko.co.jp/qa/qakit/html/s01010.htm
熱の計算： 熱伝導
http://www.hakko.co.jp/qa/qakit/html/s01040.htm
熱の計算： 放熱
http://www.hakko.co.jp/qa/qakit/html/s01050.htm
熱の計算： 温度上昇計算
http://www.hakko.co.jp/qa/qakit/html/s01080.htm
熱計算
http://www.nippon-heater.co.jp/designmaterials/calculation/

熱交換器計算
http://comtecquest.com/Practice/practice33.html
http://www.hisaka-ex.com/simulator/

お礼

ご対応ありがとうございました。
添付頂いた八光電機さんの「計算式」は、私もお気に入りに貼付け利用させて頂いておりました。