メインコンテンツへスキップ
見出し画像

書記が物理やるだけ#249 外部流の強制対流熱伝達

    強制対流熱伝達の具体例について,まずは外部流によるものから考える。


    問題

    画像


    説明

    解析解の導出を後で示すが,実際には以下のような公式を使えるようになっておけば十分。強制対流熱伝達では,層流か乱流かで伝熱量などに違いが生じてくる。

    画像


    円柱上に空気が流れる場合,気流は複雑な経路を辿る。今回はChurchill-Bernsteinの相関式を用いるにとどめておく。

    画像


    解答

    層流の流束分布はブラジウスの解で表される。境界層の厚さについて近似することで,より簡単な方程式に帰着できる。

    画像


    一方で,層流の温度分布はポールハウゼンの解で表される。

    画像


    これらの式からヌセルト数を見積もることができる。

    画像


    具体例として,まず平板について考える。この場合は最初は層流で端から1.047m以降で乱流になる。

    画像


    板を90°回転すると,長さ1mなので全て層流となる。以下で示すように,伝熱面積は同じでも,伝熱長さが違うことで伝熱量は変わってくる。

    画像


    円柱に空気が流れる場合の各パラメータを求める。

    画像


    本記事のもくじはこちら:


    あなたへのおすすめ