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 ▼配管からの放熱量について  noa 06/12/25(月) 14:57
   ┗Re:配管からの放熱量について  鉄人60号 06/12/25(月) 19:42

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 ■題名 : 配管からの放熱量について
 ■名前 : noa
 ■日付 : 06/12/25(月) 14:57
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   noaです。

以前、温度○℃のものを長さ△m流すと温度は何度になるかという質問がありました。私も機会があったので考えてみました。

温度T0[℃]、比熱c[J/kgK]、密度ρ[kg/m3]、週長s[m]の管内にV[m3/s]で流れている。流れ方向をx[m]、雰囲気温度Tout[℃]によって冷却されるとすると、

Q=KAΔTより、微小区間dxでの温度変化dTは、
 -cρVdT=K・(s・dx)・(T-Tout)
となり、微分方程式
 dT/dx+Ks/cρV・(T-Tout)=0
を解けば良い。境界条件をx=0のときT=T0とすると、
 T=(T0-Tout)・exp{(-Ks/cρV)x}+Tout

K[W/m2K](熱通過率)をいくらで考えるかによりますが、間違ってなければこれで何とか計算できると思います。

 ───────────────────────────────────────  ■題名 : Re:配管からの放熱量について  ■名前 : 鉄人60号  ■日付 : 06/12/25(月) 19:42  -------------------------------------------------------------------------
   でしゃばりな元工場設備屋です。

>温度T0[℃]、比熱c[J/kgK]、密度ρ[kg/m3]、周長s[m]の管内に流量V[m3/s]で流れている。流れ方向をx[m]、雰囲気温度Tout[℃]によって冷却されるとすると、
>K[W/m2K](熱通過率)
>Q=KAΔTより、微小区間dxでの温度変化dTは、
> -cρVdT=K・(s・dx)・(T-Tout)
>となり、

最後の式を少し説明させていただきます。
流れは左から右に流れているとし、管内温度は周囲温度よりも高いとします。
この現象は定常ですから、管内温度は位置(x)だけの関数で時間に依存しません。
原点(x=0)から右にx離れた微小長さdxの微小円柱を考えます。
微小円柱左面の温度がT、右面の温度がT+dTになります。
当該微小円柱の温度は、
流れと伴に微小円柱左面から時間当たり入って来る熱量〔cρVT〕と
微小円柱右面から流れと伴に時間当たり出て行く熱量〔cρV(T+dT〕と
微小円柱周面から熱伝達によって時間当たり出て行く熱量〔Ksdx(T−Tout)〕とが
バランスすることによって、時間的に変化しません。
これを式で表すと、入る熱量を正として
0=cρVT−cρV(T+dT)−Ksdx(T−Tout) となります。

これはnoaさんが示された式ですね。
お粗末でした・・・。

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