対応策

流体がシステムを通して失う(または得る)熱量を求めるには、以下の式を使用します:

$$ Q = m C_p \Delta T \tag{1} $$

$Q$ ($W$) は流体が失う/得る熱量、$m$ ($\frac{kg}{s}$) は流体の質量流量、$C_p$ ($\frac{J}{kg.K}$) は流体の比熱、$\Delta T$ $(K)$ は出口と入口の温度差です。

次のセクションでは、熱交換器を例にしてこの式の使い方を説明します。

期待される結果

図 1 のシェル＆チューブ熱交換器を用いたConjugate Heat Transfer v2.0 (共役熱伝達 v2.0)シミュレーションを考えてみましょう:

式1から、高温流体の熱放散を計算するために必要な情報がわかります。シミュレーションの境界条件として、全空気の質量流量$m$ と入口空気温度$T_{Inlet}$ が与えられます。

Material (物性値)タブでは、流体のSpecfic heat (比熱)$C_p$ を求めることができます:

熱風から放散する熱量を計算する前に、空気の出口温度を決定する必要があります。この情報を得るには、空気流出口にResult controlのSurface dataを設定し、CHT v2.0シミュレーションを実行します。

式1を参考にすると、この例では熱風から放散される総熱量($Q$ )は次のようになります:

$$ Q = 0.21 \times 1004 \times (335.58\ – 573.15) =\ – 50089\ W \tag{2}$$

熱風はシステムを通して熱を失うため、式2の$Q$ の値は負であることに注意してください。

熱交換器について詳しく知りたい方は、こちらのチュートリアルをご覧ください。