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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。
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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