対流熱伝達とは



熱力学、流体力学

公開日:2018/4/8          

前提知識
 ・熱量と温度の関係
 ・Scilabの使い方


例えば20℃の室内に80℃の鉄球を置いた時に、最終的には室温と同じ20℃になるのはこちらで説明したとおりですが、20℃になるまでの時間的変化を考えてみます。 この時の熱の移動の種類は対流熱伝達となります。



温度変化の割合は、その温度(今回の場合は鉄球)と周囲の温度差に比例します。これをニュートンの冷却の法則といい、以下式で表すことが出来ます。 ただしこの法則が適用できるのは、物質と周囲の温度差があまり大きくなく、物質の温度が一様とみなせる場合です。



ここで熱量Qは以下となります。


これを上式に代入すると、


となり、Tの時間的変化を微分方程式で表現することができました。

■Scilabでシミュレーション
上記式をScilabで表現します。以下のとおり。Scilabの使い方はこちらを参照。


パラメータは以下。熱伝達率は適当な値を設定しております。


シミュレーション結果は以下のとおり。20℃に収束していくのが解ります。


次に熱伝達率の求め方を説明します。こちらをクリック。









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