講義中に伺ったご質問

2012年6月東京(基礎　温度編)にて講習中に伺ったご質問

A) 熱の流れに依ります。

熱回路網法は熱の流れ内で、同じ温度とみなせる場所同士を線で結び、その間を熱抵抗で置き換えます。
そのため、熱の流れが複雑だったり、温度分布がある固体内はどうしても計算できません。

2012年6月東京(基礎　温度編)にて講習中に伺ったご質問

非定常熱伝導の解の時間を無限大にすると、定常温度が求まるのでしょうか?

A) 極限をとることによりそうなります。

過渡状態数式の自然対数項は時間を無限大にすると0になり、残された部分は別名「定常項」とも呼ばれます。
また、自然対数の肩にかかる部分は時定数と呼ばれ、負数になっている事からも分かります。

2012年6月大阪にて講習中に伺ったご質問

独自課題に関して解説いただきましたが、パイプ内部外部両方で冷やされている場合、内外表面温度差は検討できますか?

A) できます。

パイプの材質によりますが、講義中にお伝えしたBi数を検討して、表面の熱伝達率と材質の熱伝導率からパイプ材質内の温度分布を大まかに計算する事が出来ます。

2012年6月大阪にて講習中に伺ったご質問

熱拡散率(温度伝導率)は物性値表から調べる必要がありますか?

A) 大抵掲載されていますが、熱伝導率/(密度×比熱)によって計算できます。

2012年6月大阪にて講習中に伺ったご質問

Y0や、Ynの違いについて教えてください。

A) 中心に関するか、無次元位置nかの違いです。

添え字に0が付いている場合中心で、nが付いている場合は無次元任意位置nでの無次元温度です。
以下に定義を記します。

Y0:無次元温度
T0:物体中心温度
T∞:流体温度
Tini:物体初期温度

Yn:無次元位置nにおける無次元温度
Tn:無次元位置nにおける温度

2012年6月大阪にて講習中に伺ったご質問

nの定義はどういったものですか?

A) 無次元距離と呼ばれる値です。

対象物体の中心から表面に向けての距離を中心から表面までの距離で除したものです。
物体表面は１に、中心は０に相当します。

2012年6月大阪にて講習中に伺ったご質問

この式中に使われるF数内に出てくる代表長さは板厚の半分で計算するのですか?

A) この場合は板の冷却面からの深さに相当します。

ハイスラー線図の横軸に使われているフーリエ数は、線図を使う上での条件が「両側から冷却する場合」であるので、代表長さが板厚の半分になります。

2012年6月大阪にて講習中に伺ったご質問

A) 物体中心温度、物体初期温度を流体温度を使って無次元にしています

定義式を以下に記します。

Θc:無次元温度
Tc:物体中心温度
T∞:流体温度
Tini:物体初期温度

2012年6月大阪にて講習中に伺ったご質問

なにか数式の様なもので、厳密な値を得る手段はありませんか?

A) あります。本テキストに一部載せました。

　ハイスラー線図は熱伝導方程式を、熱伝達境界条件で解いた一般解の特殊な場合を線図にしています。
この一般解はΣを含んだ無限級数和になっているので、プログラムを組んで求める必要があります。

2012年6月大阪にて講習中に伺ったご質問

A)　Nu数は伝熱工学の専門書、λは物性値ですのでハンドブックを開くことになります。

本セミナーの「基礎　水冷空冷編」で詳しく説明していますが、Nu数は流体のRe数やPr数の関数で各種数式が専門書に載っています。
一方、熱伝導率λは各種物質の物性ハンドブックを参考にして取得します。

2012年6月大阪にて講習中に伺ったご質問

A)　はい同じです。

Bi数とは、「固体内部の熱伝導に対する、表面からの熱伝達の割合」と定義されます。
ですので、式中のλは固体内の熱伝導率で、
hは表面の熱伝達率です。

2012年6月大阪にて講習中に伺ったご質問

ヒートシンクの材質を選ぶ時に、熱伝導率が良い物を選んだほうが良いのでしょうか？熱伝達率はどのように関係あるのですか?

A) トータルでの放熱量は、熱伝導率が低い銅の方が大きいです。

しかしこれは同じフィン形状、ファン流量の場合での比較です。フィン形状やファン流量が熱伝達率に影響あります。
つまり、トータルでの放熱量は熱伝達率（熱抵抗）に強く依存しているので、ヒートシンクの選定にはフィン形状を考慮する必要があります。