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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
４．解の整理
ということで、解を整理します。EXCELを用いれば簡単に計算できると思います。
（１）シャフトの熱伝導の１次元定常解
但し、解析範囲はx0<x<x1
（２）シャフト底面の熱伝達率
層流の場合（Re<1x105)
h＝0.664 Re1/2 Pr1/3 λ/L
乱流の場合（Re>1x105)
h＝0.0365 Re0.8 Pr λ/L
垂直平板の自然対流（層流）の場合の熱伝達率は
h＝0.479 g L3(T1-Tb)/ν2 λ/L
Re ＝VL/ν
ｈ：熱伝達率
λ：流体の熱伝導率（W/cm K)
Pr：プラントル数
Re：レイノルズ数
V:流体の速度(cm/s)
L ：代表長さ(cm)
ν：動粘性係数(cm2/s)
g ：重力加速度(cm/s2)
T1：固体の温度(K)
Tb：流体の温度(K)
（３）シャフト側面の熱伝達率
層流の場合(10-1＜Red＜103)
ｈ＝(0.35＋0.47Red0.52)Pr0.3 λ/2r
乱流の場合(103＜Red＜5x104)
ｈ＝0.26Red0.6 Pr0.3 λ/2r
Red＝V 2r/ν
ｈ：熱伝達率
λ：流体の熱伝導率（W/cm K)
Pr：プラントル数
Red：レイノルズ数
V:流体の速度(cm/s)
L ：代表長さ(cm)
ν：動粘性係数(cm2/s)
（４）使用した定数
κ 60.6W/mK(SS400) 16.4W/mK（SUS305,SUS316)
λ 2.57x10-2W/mK(空気２０℃) 7.07x10-2W/mK(空気８００℃)
Pr 0.712(空気２０℃) 0.71(空気８００℃)
ν 0.156x10-4m2･s(空気２０℃) 1.37x10-4m2･s(空気８００℃)
