伝熱
総括伝熱係数 U
境膜、管壁、汚れ係数を足し合わせて、総括伝熱係数 U を求めます。
入力
W/(m²·K)
W/(m²·K)
壁抵抗を無視する場合は 0 と入力してください。
W/(m·K)
m²·K/W
m²·K/W
計算結果
入力値を入れて「計算する」を押してください
計算式
総括伝熱係数は、熱が通過する各抵抗の和の逆数として扱います。
$$ \frac{1}{U}=\frac{1}{h_i}+R_{f,i}+\frac{\delta}{k}+R_{f,o}+\frac{1}{h_o} $$
- $U$:総括伝熱係数[W/(m²·K)]
- $h_i$:内側熱伝達係数[W/(m²·K)]
- $h_o$:外側熱伝達係数[W/(m²·K)]
- $R_{f,i}$:内側汚れ係数[m²·K/W]
- $R_{f,o}$:外側汚れ係数[m²·K/W]
- $\delta$:壁厚[m]
- $k$:管壁の熱伝導率[W/(m·K)]
- このページは平板近似です。円管で内面基準・外面基準の U を厳密に比較する場合は、内外面積比を含めた円筒壁の熱抵抗で確認してください。
適用範囲と注意事項
各抵抗を同じ面積基準で直列に足す平板近似です。入力する $h_i$、$h_o$、$R_f$、$k$ の精度が、そのまま $U$ の精度になります。
- 使える条件:壁厚が管径に比べて十分小さく、内外の伝熱面積の差を無視できる管や平板。壁抵抗を無視する場合は壁厚に 0 を入力します。
- 使えない条件:厚肉の管や小径管など内外の面積比が1から離れる場合は、$U$ が内面基準か外面基準かで値が変わります。円筒壁の熱抵抗を面積比つきで組み直してください。フィン付き管のように伝熱面積が拡大している場合は、面積比とフィン効率が必要で、この式には含まれません。
- $h$ の与え方:$h_i$、$h_o$ は他の相関式や実測から求めた値を入れます。流速や温度、相変化の有無で変わるため、運転条件に対応した値を使います。
- 汚れ係数:$R_f$ は内側・外側それぞれの面基準の値です。0 にすると清浄時の $U$ になります。
- 係数の出典:各種の熱伝達係数や汚れ係数は、化学工学便覧などの物性・設計資料を参考にしてください。
- 結果の読み方:「律速寄りの抵抗」は5つの項目のうち最大の熱抵抗で、$U$ を大きくしたいときに最も効く項目を示します。内訳の割合は、入力した値の比率です。
参考資料
便覧
改訂七版 化学工学便覧
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