【科学のつまみ食い】  
熱伝導を計算する方法は? (一次元熱伝導方程式)

 

by I-satto@03/11/02

2002年12月3日 と2003年2月4日にバルブ会社の 技術の方からご質問を頂きました.。

いつもお世話になっています。
弊社はバルブ会社ですが、この度高温用のバルブの製作検討中です。
その中でシャフトの材質をSUS304かSS400で検討中ですが添付資料の軸受下の箇所の伝わる温度は最終的にはどちらの方が低くなるのでしょうか?熱伝導率の小さいSUS304の方が低くなるのですか?
お手数ですが御教え下さい。

いつもお世話になっています。
先回の熱伝達についてのご教示ありがとうございました。
誠に申し訳ありませんが、熱伝達についてもう少し教えてください。
添付資料よりダクト管内に750℃の熱風が常時24h流れている時、SUS316Φ20のシャフトのA部の温度は約何度になりますか?ダクト表面から200mmの厚さで保温材が巻いてあり、100mm常温で外部にさらされます。基本的に保温材部は放熱されません。
お手数ですが宜しくお願いします。もしよろしければ計算式がありましたら教えてください。
 

 


1.シャフトが流体内に突き出ていないモデル
(1)1次元化
(2)定常状態
(3)熱伝達率
(4)仮定は正しいか?
2.シャフトが流体内に突き出ているモデル
(1)1次元化と定常状態
(2)熱伝達率
(3)熱伝導率の違い
3.シャフトが流体内に突き出ていないモデルと突き出たモデルの比較
4.解の整理
(1)シャフトの熱伝導の1次元定常解
(2)シャフト底面の熱伝達率
(3)シャフト側面の熱伝達率
(4)使用した定数



3.シャフトが流体内に突き出ていないモデルと突き出たモデルの比較

ここで、このモデルの仮定は


 

とみなしたところにあります。
これを図示すると、次のように考えられます。

 

これはどのようなモデルになっているかというと

x0の位置の熱伝達率をH0で置き換え、
x1の位置の熱伝達率をH1で置き換え、
SUS316の熱伝導率をΚで置き換え、

上のモデル(最初のモデル)で解いたということになります。
即ちシャフトが流体内に飛び出ていないとしてシャフトの飛び出た部分の熱伝達率をシャフトの端に負担させたということです。そのため、シャフトの飛び出た部分xa-x0 x1-xbの部分の解析はできません。
Aの位置の温度はx=x1=20cmの温度で代表させてもよいと思います。

 

 

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