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配管の伝熱について
2023/10/16 03:33
- 外気0℃、無風の状況で100Aの配管にケイカル30mmの保温をした20℃の配管があります。そこから80℃の湯を2m/sで10分間流した場合、配管出口の温度の変化について知りたいです。
- 配管出口の温度が上昇するまでの湯温度の変化と、配管温度が上昇してから湯温度がさほど降下しない時間について教えてください。
- お手数ですが、配管の伝熱に関して質問があります。具体的には、外気0℃、無風の状況で100Aの配管にケイカル30mmの保温をした20℃の配管から80℃の湯を2m/sで10分間流した場合、配管出口の温度の変化について詳しく教えてください。
配管の伝熱について
2008/08/27 12:48
素人ですので教えてください。
外気0℃、無風の状況で
100A(簡便のために内径100mm)の配管にケイカル30mmの保温をした20℃の配管が1000mあるとします。(前段で20度の水が継続的に流れていたとして)
そこから80℃の湯を2m/sで10分間流した場合、配管出口の温度はどのように変化していくのでしょうか
?配管温度が上がるまでの 湯温度が下がる時間。
?配管温度がある程度上がってから 湯温度がさほど降下しない時間。
となると思うのですが・・・。
お手数をおかけしますがよろしくご教授願います。
回答 (2件中 1~2件目)
ご質問から時間が経過していますので,役に立たないとは思いますが,
自分自身の練習問題として計算してみました。
◆定常状態
パイプ1mあたりの外気に対する熱抵抗
水-パイプ,パイプの金属中・・・・・無視できるほど微小
断熱材(熱伝導率0.08W/m℃として)・・・・・0.852℃/W
断熱材表面-外気(0℃)・・・・・・・・・0.156℃/W(+
----------------------------
1.01℃/W
80℃の水と0℃の外気の間に80℃の温度差があるので
パイプ1mあたりの損失は80÷1.01=79.4W
流速2m/sなので,1mあたりの熱損失は79.4W÷2S^-1=39.7J
1mのパイプ中の水の質量は7.85kg,比熱は4180J/kg℃なので
熱容量は32813J/℃
1mのパイプを流れる間に32813J/℃÷39,7J=0.0012℃温度低下する。
1000mを流れた結果,出口温度は78.8℃
◆過渡状態
(定常状態の放熱を無視して,パイプと水の熱容量と水-パイプの熱伝達
の関係だけで試算)
20℃の水が充満したパイプにパイプに80℃の湯を送ったら,
送り出した80℃の湯は,1000m÷2m/s=500秒後に出口に到達するが,
そのときはパイプの温度20℃まで冷えている。
その後100秒程度で70℃まで温度上昇する。
80℃に定常後,20℃の水を送ったら
送り出した20℃の湯は,1000m÷2m/s=500秒後に出口に到達するが,
そのときはパイプの温度80℃まで上昇する。
その後70秒程度で70℃まで温度低下する。
表計算ソフトでパイプを500区間(2m毎),時間を127区間(1秒毎)に
分割して計算した結果です。テキスト文書で書けるよう簡単な数式で
表せないので,内容をうまくお伝えすることができずに,計算結果の
数値のみで失礼致します。
ご専門の方にご指導頂けると有難く思います。
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熱の計算には配管、断熱材の熱伝導率の値が必要になります。また外気の状況から断熱材からの放射率、外気への対流熱伝達率などの値も必要です。それらをお調べになってから下記URLを参照になさり計算されてはいかがでしょうか。熱って簡単そうで意外と計算しにくいんですよね。