冷却水槽距離の算出の仕方

Question

以下の条件で生産されているプラスチックを水槽の中で冷やしたいのですが、どれくらいの冷却距離が必要か求める場合にどのような計算を行えばよいでしょうか。

プラスチックの引き取り流速：10m/sec
プラスチックの温度（入）：250℃（水槽に入る直前の温度）
プラスチックの温度（出）：50℃（水槽から出た後の温度）
プラスチックの比熱：１.05x103J/kg・K
水槽内温度：40℃（温度は一定とする。）

Answer

＞プラスチックの引き取り流速：10m/sec
６００ｍ／ｍｉｎ
単位が間違ってるように思う
超ウルトラ高速ライン速度かな？
https://www.shibaura-machine.co.jp/jp/product/oshidashi/lineup/nijiku/
https://www.ipros.jp/technote/basic-plastic/

糸系なら ８０００ｍ／分もあるらしいが
http://tokkyoj.com/data/tk2000-170035.shtml
直径０．１ｍｍとかの極細繊維なら３４０ｍもの長距離は要らないでしょう

Answer

冷却するプラスチック材を仮にφ10の丸棒（比重:2.2）と仮定し、樹脂と水の間の熱伝達率を500 W/K･m^2と見積もった場合の温度変化を計算してグラフ化してみました。
約34秒で目標の50 ℃まで冷却できるようです。速度が10 m/sなので、長さ340 mの水槽があればよさそうです。
一次的な計算はできましたが、回答(1)さんがご指摘の事柄を含めて、不確定要素は多々ありますから、実験的に数値を修正していく必要があると思います。
不確定要素：
1) 水が部分的に沸騰する可能性
2) 熱伝達係数の見積もり
3) 変態を含む材料の比熱を一定と見積もってよいか
4) 表面は固化しても芯は固化していない可能性
5) 材料の断面寸法など
6) その他もろもろ

熱伝達率の出典：
https://www.kawaso-texcel.co.jp/water_cooled/thermal_conductivity.html

Answer

最も答えに近い情報は比熱(1.05×10＾3？)ですが、単位重量のプラスチックを200℃下げるために1050×200J必要なのはわかりますが、伝熱係数が分からなければ最初の瞬間の温度差(250-40)Kで何カロリー移動するか、最後の瞬間に温度差(51-40)Kで何カロリー移動するか計算できず、これを積分することができないでしょう。材料が円柱と仮定すると、その直径と比重を知れば比熱のkgと伝熱係数の表面積Aは埋まるでしょうが、250℃に触れて激しく沸騰する水と100℃以下の水では伝熱係数が同じであるはずもなく、伝熱係数とは実験で得られるものですから、結局実験しないと分からないということになります。カールルイス全力疾走でプラスチックを送る水槽ですが、最初は調子よく冷えるでしょうが、温度差が小さくなると熱の移動も小さくなり、全体ですごい長さになると思いますよ。いずれにせよ与えられた条件では計算できないと思います。

冷却水槽距離の算出の仕方

回答（3件中 1～3件目)

検索の多いキーワード

Powered by OKWAVE

冷却水槽距離の算出の仕方

回答 （3件中 1～3件目)

検索の多いキーワード

お礼をおくりました

さらに、この回答をベストアンサーに選びますか？

サポートシェアリングソリューション 企業・団体・テーマ

Powered by OKWAVE

回答（3件中 1～3件目)

サポートシェアリングソリューション企業・団体・テーマ