電気炉での伝熱量について

Question

電気炉にて鋼を熱処理する際の伝熱量Ｑとは、どのように計算または測定すれば良いのですか？伝熱量Ｑが知りたい目的は、あるサイズのワークの表面と深部の温度差を計算するためです。
ご教授宜しくお願いいたします。

Answer

実際の熱処理で表面と芯部（深部）の温度差を利用して　何か有効なことをしたいと計画しているのでしょうか？実際の熱処理では　ワークの昇温過程で　炉内の位置により数十度の（条件によっては１００℃以上の）温度差が存在してます。さらに炉温を計測制御する熱電対は､ワークの温度を示すわけでは無く、あくまでも炉内の雰囲気温度です。従って芯部と表面が温度差を生じている過程は非常にコントロールしにくいところといえます。温度差がどういう問題になっているのかは　分かりませんが、実際の操業とはそのようなものだと　理解してください。
　私は伝熱量とかの計算は良く分かりませんが、計算で出た結果は、実際の温度を計測して検証する必要があると思います。熱電対をワークに埋め込んで温度を計測するのは難しいことでは有りません。その方が早くて確実だと思います。

断熱材で覆うと通常の加熱状況と違ったものとなってしまいます。覆わない方が良いと思います。シースの先端をワークに接触させることが重要です。

Answer

日本機械学会発刊の「伝熱工学資料」に所載の、「非定常熱伝導の計算」を
参照されると良いでしょう。ただしこの本は高価で、現在では４万円位では
ないかと思います。該資料は計算公式を示し、かつ例題を設けて計算過程を示してありますので、参考にされる価値は在ると思います。

非加熱物の比表面積が小さいほど、当然加熱昇温過程における温度差は大きくなるわけですが、熱伝導率にも温度依存性が存在しますので、計算作業に経験が少ないと精緻に結果を算定したいあまり、自ら計算を煩雑にしてしまう傾向が在るようです。多くの場合、計算には精度の検証が最後まで不可能な、仮定値を用いなければならない幾つかのファクターが存在するでしょう。例えば、伝熱量算定に必要なエミシビティ[黒度係数]などがそれです。
つまり計算結果に絶対的な信を置いてこだわる事は、多くの場合避けられたほうが良いでしょう。つまり計算結果を「凡そその程度」に見るべきであることをアドバイスしたいと思います。
計算があまり役に立たないと申しているわけでは有りません。経験を積まれると算定結果に対して鼻が利くようになり、「精度がどの程度か」プロの
勘が利くようになるはずです。

電気炉での伝熱量の計算方法と目的