このQ&Aは役に立ちましたか？
保温配管での伝熱について教えてください
2023/10/16 07:31
- 保温配管での伝熱について学んでいます。
- 外気温度0度の冬にケイカル30mmで保温されたSUS304-100Aの配管に、温度15℃の水を通した後に湯を通すと湯の温度はどのように変化するのでしょうか？
- 湯の流速を2m/sとした場合、一定の時間は15℃の水が押し出され、その後は混ざったぬるい湯が出てきます。さらに外気と湯の温度差による伝熱により徐々に温度が80℃に近づいてくるという経過があります。最終的には80℃の湯が出てきます。
保温配管での伝熱について教えてください
2008/06/16 02:46
伝熱について勉強中です。基本的なことなのでしょうが教えてください。
外気温度0度の冬にケイカル30mmで保温されたSUS304-100Aが100mあり
末端でブローするものとします。
ブローする前には配管中に温度15℃の水が入っている状態として、
その配管の頭から湯(80℃)を継続的に通し始めます。
湯の流速を2m/sとしたときに、末端から出てくる湯の温度はどのように
変化していくのでしょうか？下記の経過の中で?～?の伝熱計算の方法が知りたいです。
?100m/s ÷ 2m/s =50s の間は15℃の水が押されてくる。
?その後の 数秒間は 水と湯の境界である為混ざったぬるい湯が出てくる
?その後の 数分間は 外気と湯の温度差による伝熱により徐々に温度が80℃に近づいてくる。
?80℃の湯が出てくる。
大変恐縮ですが、宜しくご教授願います。
回答 （2件中 1～2件目)
１Ｎの涙 さんの云う様に、頭の中を整理して下さい。
ポイントは、出口です。
『末端でブローする』の詳細が？？ですが、以下に手順をアドバイスします。
? 出口のSUS管温度は、15℃でスタート
? 本来は、出口では50secに15℃以下になっている<無視する>
? 入口の配管温度とお湯（この場合は80℃）の温度差、
出口の配管温度とお湯（この場合は温度も記入）の温度差を
時系列的に求め纏める。<グラフ化する>
入口と出口のタイムラグは、50secある事を忘れずに。
? 出口の配管温度とお湯（この場合は80℃）の温度差が零になる時点を?の
方式で求めると、計算式は、おのずから判る。
計算式を一つに纏めようとするから、無理がきます。手順を踏みましょう。
? 後は、専門書を片手に、計算していきますと、計算手順が貴殿でも
明確になります。
このQ&Aは役に立ちましたか？
この質問は投稿から一年以上経過しています。
解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。
単位時間当り・50s 単位長さ・100Ｍでの放熱熱量を計算すれば解けそうです
答えの回答希望しているようですが、自分でやるからこそ自身の身になります
そうすれば本にあるような基本的問題外でも、難なく解けるようになると思う
お礼
2008/06/16 11:32
回答有難うございます。
出来るところまでやってみましたが、自信がまったくありません。
配管長さ ：L 100 m
配管内径 ：r1 110.1 mm
配管厚さ ：r2-r1 2.1 mm
配管熱伝導率 ：k1 16 W/(m・K)
保温材厚さ ：r3-r2 150 mm
保温材熱伝導率：k2 0.0430 W/m・K
管内側伝熱係数：h1 11.6 W/m2・K[SUS304]
保温材外表面 伝熱係数：ho 4.651 W/m2・K[流れの無い空気]
そのときに
内部流体温度：Ti 85 ℃
外部流体温度：To 0 ℃ になるので
各所伝熱係数を算出すると
伝熱抵抗：R1 0.001246795 ・・・1/(2πr1Lhi)
伝熱抵抗：R2 0.001880369 ・・・ln(r2/r1)/(2πk1L)
伝熱抵抗：R3 0.031433291 ・・・ln(r3/r2)/(2πk2L)
伝熱抵抗：R4 0.141233985 ・・・1/(2πr3Lho)
よって全伝熱抵抗：R 0.17579444 K/W
1m当りの管内面積：A 69.1428 m2 ・・・2πr1L
管内面基準 総括伝熱係数：U 0.082271213 W/m2・K ・・・1/(R*A)
となりました。
よって配管内流体(湯)からの伝熱：Q483.5192737[W/h] ・・・Q=UA(ts-tp)[W]
流速 2 m/s、配管通過時間 50.00 s なので
50秒での配管内流体からの伝熱：Q1 5.775369102 [kcal]
となりました。
まずここまであっていますでしょうか？
そして求めたい100先で湯が何分後に80℃に達するか？というところの
求め方がわかりません。
すみませんが、宜しくお願いいたします。