ファンによる製品の強制冷却について

Question

アルミの冷却についての質問です。
ある温度にある製品をファンを用いて強制的に冷却する場合、目的とする温度まで冷やすための時間と風量との間には、どのような関係式が成立するのでしょうか？
知見が乏しくご教授頂ければ幸いです。
宜しくお願いします。

質問が抽象的となり申し訳ありませんでした。
設定としましてはアルミで22mm角の棒材です。
温度は約530℃程度のものを3℃/sec程度の冷却を行うためのファン能力を試算したいと考えております。
ご指摘の通り必要とする条件を設定せずの質問をしてしまい失礼致しました。
もし、その他に必要な条件等があるのであれば含めてご指導いただければと思います。

Accepted Answer

参考URLの熱のQ&Aキットが役に立つでしょう。
下部　右の「熱の計算」のメニューの中に、「温度上昇計算」があります。

「温度上昇計算」を開くと、次のような画面があります。

物体の質量A　　　　：  kg　　　　　　　　　計算実行  
物体の比熱B　　　　：  J/kg ℃   
放熱部分の表面積C　：  m2  
物体の初期温度D　　：  ℃  
物体表面の放射率E　：   
対流による熱伝達率F：  W/m2 K   
雰囲気温度G　　　　：  ℃  
加熱容量H　　　　　：  W

物体の質量Aには、22mm×22mm×1000mm×2.7（比重）＝1.3kgを代入
物体の比熱Bには、アルミの物性値から、942J/kg℃を代入
放熱部分の表面積Cには、22mm□×1m＝0.088m2を代入
物体の初期温度Dには、与条件の530℃を代入
物体表面の放射率Eには、金属光沢したアルミの代表値として0.1を代入
対流による熱伝達率Fには、風速 2m/sと仮定して30W/m2 K を代入
雰囲気温度Gには、デフォールトの20℃を代入
加熱容量Hには、加熱無しの放熱のみなので0Wを代入
表示設定はデフォールトのままで、「計算実行」ボタンを押すと
経過時間と温度の関係を示してくれます。

上記の条件では、
　60秒後に459℃
　120秒後に400℃
　180秒後に349℃　といった計算結果が得られます。

風速を5m/sに上昇すれば、対流による熱伝達率Fを60W/m2 K程度と見積もる
ことができますから、結果は
　60秒後に405℃
　120秒後に312℃
　180秒後に242℃　といった計算結果が得られます。

この結果から見ると、3℃/secの冷却のためには、ワークの表面の風速を5m/s
より速くする必要がありそうなことが分かります。

風速に対する熱伝達率の関係は、2番目の参考URLのグラフにありますので参照
して下さい。

追記：
熱のQ&Aキットの「温度上昇計算」では、温度上昇だけでなく、温度の下降
も計算できます。
22mm□のアルミ材の長さは、断面に比べて十分に長いと言う条件を与えれば
計算結果に大きな影響を与えません。上記の計算例では、1000mmと仮定しま
した。

Answer

回答じゃあなくて、単なる茶々ですが

＞ちんちんに熱いコーヒー（コーヒーでなくても可）を
＞氷で早く冷却するには熱い状態で入れるのが早いか、
＞ある程度冷えた後に入れるのが早いか。
＞さーどっちだと思いますか。

普通は先に氷を入れれば、すぐに飲める温度まで早く冷えますよ～。
だって毎朝やってるもんｗ

後で、アイスコーヒーに条件変えるのはズルイんじゃね～。

Answer

物性定数を含め温度差，伝熱面積，風量(熱伝達率)などを明確にし、計算モデ
ルを想定します。参考になりそうなサイトを紹介しておきます。

伝熱計算(1)
http://www.hakko.co.jp/qa/qakit/html/menu2.htm

伝熱計算(2）
http://ebw.eng-book.com/heishin/vfs/calculation/HeatTransferCalculation/

プロセス設計
http://comtecquest.com/Practice/practice0.html

Answer

この投稿内容で「答え」を記載できるのは「神様」だけだと思います。
貴君が再読しそのように思えませんか。
不明内容
アルミの物体の大きさ。
温度とはどこの部分。
測定方法。
Etc
ものごとの考え方の勉強が必要ですよ。

昔こんなクイズがありましたよ。
ちんちんに熱いコーヒー（コーヒーでなくても可）
を氷で早く冷却するには
熱い状態で入れるのが早いか、
ある程度冷えた後に入れるのが早いか。
さーどっちだと思いますか。
冷却のヒントになると思いますが如何か。

残念ながらハズレです。
被冷却物と周りの温度差が大きいほど冷却は早いです。
常温で１００度の液体に氷を入れるより
５０度ぐらいに冷めた状態で氷を入れたほうが
冷却は早いです。
アイスコーヒーが早く出来ます。
身の回りのものに置き換えると理解度が早まると思います。

ファンによる製品の強制冷却について