熱量計算教えてください。

Question

足場鋼管（48.6ｍｍ*1.8ｍｍ*6ｍ）を利用して温水温風発生の製作を
計画しています。並列（直列？）に数本連結し、内側に温水、外側に送風ラインを設け
ビニールハウス内の作物の加温に利用します。
10,000Kcal/Hの能力
温水温度40度まで、50L/minまで
送風量50-100㎥/min程度
ハウス内温度12度以上
経験上、10,000Kcal/Hの能力で12度以上キープできます。
放熱面積（足場鋼管の本数）で悩んでいます。
簡単な放熱熱量計算を教えてください。
鉄板（1.8ｍｍ）からの放熱量計算でもOKです。
大型トラックの中古ラジエーターを検討していますが、放熱量が？
その他、低コストの放熱機器があれば教えていただけますか。
宜しくお願いいたします。

Answer

え～っ、ラジエータの仕様計算やら設計をした事のある者です。
正直、鋼管の本数を増やしても、放熱面積が不足ではないかと思います。

複数本の鋼管が、沢山の板を貫通するような感じで並べます。
この板が放熱板となります。（鋼管と板はロウ付けします。）
車のラジエータも同様の設計となっている筈です。
（パイプにヒダを設ける感じで。）

放熱量の計算式を教えたいのですが、若干、企業秘密に抵触するので、
ここでは書けません。
ヒントは、放熱後の水温や、空気と水の温度差等を適正に仮定して、
きちんと方程式を立てる事です。
経験的なデータがあれば、精度が上がります。

元富士重工（スバル）の技術者で技術士の、星 満（ほし みつる）氏の著書で
良いものがあった様に記憶しています。調べてみて下さい。

「退職後も、業務上知り得た事は口外しない」約束なので、
あまり詳しい事は（特に数値データは）書けません。

> 2000ｃｃクラスの車のもので、車載した状態でどの位放熱するものですか
同クラスの車が、どれくらいの燃料を消費し、どれくらいの熱効率か、から
廃熱している量を推測して下さい。
水温一定で走っているなら、発生している熱量と釣り合っています。

> 入り口温度100℃　出口温度70-80度？　最大温水流量、通常温水流量は？
ラヂの入り口温度なら、もっと高いです。
クーラントを＋０．９気圧、加圧しています。（沸点上昇あり。）
水量は、ポンプの能力を推測して下さい。
空気と冷却水の温度差を、どれくらいに設定するかで計算が変わります。

> 60度温水（30L/min）をラジエータに流し電動ファン（外気15度）をつければどのくらい放熱しそうですか。
風をどれくらい利用できるか？（どれくらいの空気量が吹き抜けるか？）
によって、大きく値が変わります。

済みませんが、書けるのはこの辺までです。
頑張って下さい。

Answer

こんばんは。
簡単な計算で求めることはできないと思います。

ここで幾度か書きましたが、単純な放熱の式ですと、
　Ｑ＝α×Ｓ×?Ｔ
　　Ｑ：放熱量[W]
　　α：管表面の熱伝達率[W/(m2･K)]
　　Ｓ：放熱面積(管の表面積)[m2]
　　?Ｔ：管の表面温度と室温の差
となります。

αは無風の室内で11.6を使いますが、管に向けて送風
するとなれば、複雑な計算が必要になります。
これは、「熱伝達　計算」などで検索されてみれば、
難しいことがわかると思います。
また、仮にαを算出したとしても、実情にかけ離れた
数値になると思います。
流量と流路面積から流速を計算しても、管が太すぎる
ような気もします。

アドバイスにもなりませんが、2度目のご質問の
ようなので、書かせていただきました。

MILDでございます。
検索されたサイトの放熱計算のところにもありますように、
熱伝達率が風速，形状により1桁近く違うのです。
「かけ離れた数値になる」とはこのことです。
伝熱工学資料と睨めっこして、熱伝達率を計算するのが
大変なのです。
温水用の熱源があり(ΔＴが一定)、自然対流でしたら
計算は多少楽になりますね。

今後の為にアドバイスを。
・熱輻射(放射)の計算では、温度のパラメータが4乗の
　計算になりますので、絶対温度(℃+273)とすることを
　忘れないで下さい。
・温水(水)の流速は3m/s以下(1m/s位かな？)となるように
　PEパイプのサイズを選定して下さい。当然、放熱面積との
　マッチングも必要です。

頑張ってください。

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