伝熱 後編(円筒の場合) | 蒸気のことならテイエルブイ
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蒸気の基本

伝熱 後編(円筒の場合)

円筒の伝熱

伝熱 前編(平板の場合)」では、伝熱の基礎として、蒸気から被加熱物への平板を介した伝熱について解説しましたが、今回は円筒の場合の伝熱について説明致します。

熱交換器のチューブや蒸気輸送管のような円筒では、熱は円筒の内面から外面に向かって(またはその逆向きに)半径方向へ放射状に移動しますが、平面の時のように熱通過を考えれば、円筒の伝熱も同様に取り扱うことが出来ます。

但し、管の場合、径が決まれば総面積は長さに比例するので、単位面積当たりとするより、単位長さ当たりの放熱量(=放熱面積込み)として表した方が便利です。

単位長さ当たりの放熱面積を算出するために、式の中に直径が入ります。
この時、配管の厚みや保温層の厚みなどがありますので、どの位置を各層の直径とするかによって、面積が異なります。そのため、厚みによって外径と内径の算術平均を用いたり、対数平均を用いたりします。

円筒の伝熱

熱伝導(伝熱抵抗)

平板の際と同様に伝熱抵抗(熱の伝わりやすさの逆数)を考えます。
熱の伝わりにくさは伝熱抵抗と考えることができ、熱伝導率と伝熱面積に反比例し、厚みに比例します。

平板の際は R=(1/λ)×L の形になりますが、

これは円筒の場合も同じです。円筒の場合、伝熱面積は直径が決まれば、あとは長さに比例するため単位長さ当たりの面積(Sa)をあらかじめ分母にかけておきます。

R1 =(1/λ)×L×(1/Sa)
=(1/λ)×L×(1/(π×(内径+外径)/2))

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