排気ﾀﾞｸﾄの放熱量計算

Question

皆様より御教授いただきたいと思います。

1mのφ100のｱﾙﾐﾀﾞｸﾄが表面温度80℃で室内にあり室内温度は20℃です。
無風の室内でなく0.5m/ｓほどの風速があります。

この時のｱﾙﾐﾀﾞｸﾄからの放熱量はどのように計算したらいいでしょうか？

過去投稿から検索してみると
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)

上記の式が挙げられておりますがこの式に当てはめて計算するものなのでしょうか？

お手数ですが、御教授いただけると幸いですのでよろしく御願い致します。

Answer

ご質問の趣旨は，定常的な風速がある場合において，無風状態と同様に
熱伝達率を使った式で放熱量を計算して良いかということと思います。

答えは，「熱伝達率を使った式で放熱量を計算して良い。」です。

ただし，熱伝達率の値を，風速を考慮した値に置き換えて計算することが必要です。

ご質問のケースで熱伝達率は，
　無風状態で　　　　　　　６．０　Ｗ／ｍ2Ｋ　程度
　０．５ｍ／ｓでは，　　　７．７　Ｗ／ｍ2Ｋ　
　１．０ｍ／ｓ　　　　　　１１．７Ｗ／ｍ2Ｋ
　２．０ｍ／ｓ　　　　　　１７．７Ｗ／ｍ2Ｋ　　
　５．０ｍ／ｓ　　　　　　３１　　Ｗ／ｍ2Ｋ　
　１０　ｍ／ｓ　　　　　　４６　　Ｗ／ｍ2Ｋ　程度のようです。

上記の値は対流による放熱量であり，このほかに放射による熱伝達が
最大７．７Ｗ／ｍ2Ｋ程度加算できる可能性があります。

放射による熱伝達は，風速に関係せず一定値です。ただし放射率ダクトの放射
率の影響を受けます。最大値は，放射率が１の場合です。ダクト表面が金属光
沢があれば，放射率は０．１でしょうから，放射による熱伝達は１Ｗ／ｍ2Ｋ
程度になると思います。

吉田駿著　伝熱学の基礎　理工学社　1999初版　
　　　　　　　　　　　第３章　対流熱伝達　を参照しました

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa3793868.html

私の回答では，計算の過程を省略して風速に対する熱伝達率の数値のみを記載
しましたが，計算過程を示している例がありましたので紹介します。

文面だけでは理解が難しいと思いますので，信頼できる参考書をお手許に
備えておくことをお勧めします。

最初の文章がおかしかったので修正させてください

＞放射による熱伝達は，風速に関係せず一定値です。ただし放射率ダクトの放射
＞率の影響を受けます。最大値は，放射率が１の場合です。ダクト表面が金属光
＞沢があれば，放射率は０．１でしょうから，放射による熱伝達は１Ｗ／ｍ2Ｋ
＞程度になると思います。

放射による熱伝達は，風速に関係せず一定値です。ただしダクトの表面の放射
率の影響を受けます。最大値は，放射率が１の場合です。ダクト表面が金属光
沢があれば，放射率はおよそ０．１程度でしょうから，放射による熱伝達の増
加は１Ｗ／ｍ2Ｋ程度にとどまると思います。

Answer

管の肉厚による熱伝導や内面の熱伝達が無視できれば提示の式でよいです
が，厳密には提示のαは熱伝達率ではなく，ダクトの肉厚部の熱伝導率を含ん
だ熱通過率で考えるべきだと思います。またダクトの表面温度80℃は一様な
温度ですか？温度勾配はありませんか？もし勾配があるなら，想定温度差に
対し，微少長さあたりで算出した熱量を全長に亘って積分して求めることが
できます。管からの放散熱量に関する一般式を示したURLを下記しておきま
す。「掲載ページ」の該当項目をクリックすると代入計算もできます。

排気ダクトの放熱量計算