熱力学について

質問

熱の伝わり方について只今勉強中のものです。
厚さ１mm、内径２５ｍｍ、長さ４ｍの鋼管に冷却空気を流し管内を冷やします。
鋼管の熱伝導率は50(W/m・K)で鋼管の外形には１ｍｍの保温材を巻き
熱伝導率は0.05(W/m・K)とします。
鋼管周囲の温度を80℃としたとき出口温度は何℃か？
なお冷却空気は入口が20℃、400L/min
すいませんがご教示ください。

回答No.1

N5200model05

こんにちは。

この場合、まずは鋼管と冷却空気の伝熱をどう考えるかが問題です。
ちゃんと計算するなら、そこの熱伝達率を、真面目に計算してやる必要があるのですが、これはいろいろな計算式もあってそう簡単ではありません。
ただこの場合、保温材を巻いてるので「ほとんど保温材で伝熱量は決まっちゃうでしょ」と割り切ってしまうなら、保温材の伝熱量だけ計算すればいいことになります。だったら、次のように計算すればいいわけです。

１．保温材の熱伝達率を計算（熱伝導率と厚さで求まる）
２．伝熱温度差を冷却空気と室温の温度差、伝熱面積を管の表面積として伝熱量を計算
３．空気の流量と比熱、伝熱量から上昇温度を計算

なお、真面目に管内の伝熱を計算しようとすると、正直ここで説明できるようなレベルじゃないです。

以上、簡単ですが。

お礼

早々の回答ありがとうございます、正直参考値程度で考えています。
１．は熱伝導率を厚みで割れば求まりますか？
２．の電熱量は温度差×熱伝導率×表面積／厚みで求まりますか？
３．は電熱量／熱伝達率で求まりますか？