伝热工学対流热伝达12月19日（1月日実施）.PDFVIP

伝熱工学 対流熱伝達 12 月 19 日 （1 月 16 日実施） 円管内強制対流熱伝達 （層流） １．温度20℃の水が内径2cm、長さ10m の円管に流速0.05m/s で流入し、一定の熱流束q= 1000W/m2 で加熱される。(1)管の出口における水温 （混合平均温度）と(2)管の出口の壁温は何度になるか。水の物 性値は下の熱物性値表を参照せよ。なお簡単化のため物性値は入り口水温での値を用いるものとする． （より厳密には入り口と出口の平均水温での値を用いるが，繰り返し計算が必要となる）．以下同じ． (1) 管出口の水温 水の質量流量は  2 2 m uA u d / 4 998 0.05  0.02 / 4 0.0157kg / s  1    熱力学第一法則から  mc T T q dL (  )  out in この面積A 1 は管の断面積 qdL 1000 0.02 10 これからT T 20 29.6 ℃ out  in mc 0.01574.1851000 (2)管出口での壁温 ( ⅰ) レイノルズ数を求める． （講義の説明ではここは省略した） 動粘性係数は 6 6 2 / 100210 / 998 1.004 10 m / s    レイノルズ数は 6 Re / 0.05 0.02/ 1.004 10 1000 ud    ( ⅱ)ヌセルト数を求める Re  2300 から層流であり，熱流束一定加熱であるから，ヌセルト数はNu 4.36 である． （この値は問題中に示しておく） (ⅲ)熱伝達率を求める ヌセルト数の定義Nu hd / k から熱伝達率は 3 2 h Nuk / d 4.36 599.5 10 / 0.02 130.7 W / m K (ⅳ) 管出口の壁温を求める q h(T T ) から w,out out T q / h T 1000/ 130.7 29.6 37.25℃ w,out out ２．壁温が80℃に保たれた内径2cm、長さ10m の円管に20℃の水が流速0.05m/s で流入し、加熱され る。(1)管の出口における水温と(2)管全体での伝熱量はいくらか。Re,Nu を算出する場合の物性値は管の 入口と出口の水温の平均値での値を用いてよい。 １番と同様，簡単化のため物性値は入り口水温での 値を用いるものとする． T T T T 対数平均温度差は T T T T T w in T T