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熱量と放熱設計についての疑問
2023/10/15 10:39
- 放熱設計において、熱量を求める方法について質問があります。ヒートシンクの設計などの資料を見ていると、熱量の単位がＷ（ワット）で表されていますが、水の熱量を求めるための式にはジュール（Ｊ）が使用されています。単位が異なるため、ジュールをワットに変換する方法があるのか疑問です。
- 質問内容が変わりました。外気が25℃の場所に35℃の水を置いた場合、放熱によって水の温度を25℃にするために必要な放熱量（ワット）を教えてください。自然空冷が発生すると仮定しています。
- 熱設計初心者のため、疑問点が多くて申し訳ありません。放熱設計における熱量の求め方や放熱量の単位について、詳しい方に教えていただきたいです。
熱量について
2007/09/08 21:17
はじめて投稿させていただきます
放熱設計をすることになりました
そのため、放熱するべき熱量を求める必要があるのですが、、、
ヒートシンクの設計等の本を調べていると 単位はＷ（ワット）に
なっています。
しかし、本にはこのようにも書いてあります。
水1リットルの温度を10℃上げるために必要な熱量を求めよ
水の比熱は4.186[J/G・℃]
解答
1000*10*4.186=41860J
となっています。
単位が合わないのです。ジュールをＷへ変換する式はあるのでしょうか？
それとも考え方が根底から違うのでしょうか？？
お詳しい方 お願いいたします。。
失礼しました。投稿後に
ＷはＪ／ｓより 41860ＪをＷへ変換するには、10℃上げるまでにかかる
時間で割ればよいのではないか・・・と思いました。
合ってますでしょうか？
では、質問をかえて
外気が25℃の所に35℃の水を置いた場合、25度になるための放熱量（Ｗ）
はいくらになるのでしょうか？
熱設計初心者で不慣れなもので何度もすいません。
自分の聞きたいことがやっと整理できました。
外気が25℃の所に35℃の水を置き 35℃をキープしたい場合、
必要な投入熱量（Ｗ）はいくらになるのでしょうか？
水については、自然空冷が発生すると思うのですが。。。
何度もすいません、よろしくお願いします
回答 （3件中 1～3件目)
こんにちは。
もう解決されましたか？
>外気が25℃の所に35℃の水を置き 35℃をキープしたい場合、
>必要な投入熱量（Ｗ）はいくらになるのでしょうか？
35℃をキープするということは、物体の表面からでる放散熱量に
等しい熱量を与えてやれば良いのですから、単純に計算すると
Ｑ＝α×Ｓ×(?Ｔ)
Q：熱量(W)
α：熱伝達率(W/m2･K)
S：表面積(m2)
?T：温度差(K)
で算出できます。
（輻射による放熱と容器の支持物への熱伝導による放熱は無視）
仮に100mm角の物体として計算すると、上式より
Ｑ＝11.6×(6×0.1×0.1)×(35-25)
＝6.96
となりますので、1面当たり約1.2(W)の熱を与えてやれば、
25℃の水を35℃にキープできます。
α=11.6については、無風の室内での値で、私が標準的に
使っているものです。当然状況によって変化します。
以上 参考まで
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25度と35度では温度差10度ですから、つかうヒートシンクの放熱仕様が 1度当たり Awであれば １０*A ｗです。 自然空冷や 輻射放熱は 無視します。
ワットもジュールも共にエネルギーの単位ですので同じ意味です。
ちょっと訂正、上記表現では不正確ですね。
ワットは仕事率でＳＩ単位系で表すとＪ／Ｓです。
ヒートシンクの設計で使うＷは熱抵抗の計算ですよね。熱抵抗を電気回路に等価的に置き換えて計算しますが等価的に時間項を省略して計算しますが時間を秒でかければ結果としての熱量がＪで出ます。
追記の件はちょっと複雑ですね。水面からの放熱は実験式があるのでしょうか、あれば熱抵抗として計算できるはずですが？
簡単に考え描き始めましたがちょっと自信が無くなりました。
