伝熱

伝導伝熱（熱伝導）

温度 [K] 熱電度率 k [J/(s･m･K)]

銅 293 386

アルミニウム 373 205

アルミニウム 573 230

ガラス 290 0.72

陶器 368 1.04

ゴム 303 0.176

ウレタンフォーム 273 0.030

ウレタンフォーム 343 0.042

コンクリート 293 0.12

水 293 0.598

空気 370 0.031

様々な物資の熱伝導率（熱伝導度）

近似式 k = a + bT + cT2

伝熱面積一定の場合（平板状固体層）

（例題） 下図のような直方体の熱損失を求めよ。ただし、上面以外は断熱されている。上面は厚さ10 cmのコンクリート製であり、内側の温度25℃、外側の温度5℃とする。なお、コンクリートの熱伝導率は、0.2 J/(m・s・K)とする。

5m4m

3m

（例題） 厚さ15 cmの耐火レンガと厚さ5 cmの断熱レンガでできた壁がある。耐火レンガの表面が1100 K、断熱レンガの表面が310 Kのとき、単位

時間に移動する熱量（熱損失）を求めよ。また、２つのレンガの接触面の温度を求めよ。ただし、伝熱面積3 m2、熱伝導率を0.12、0.03 J/(m・s・K)とする。

伝熱面積が変化する場合（円筒状固体層）

（例題） 内半径 5cm、外半径15 cmの円筒壁の熱伝導率が0.1 Ｗ/(s・K)であり、内温100℃、外温0℃の時、この円筒1 m当たりの伝熱量を求めよ。

缶ビールの冷やし方

対流伝熱

両側に境膜がある場合

（例題） 内径27.6 mm、厚さ3.2 mmの管に油を流し外側から冷媒で冷却する。油と冷媒の温度をそれぞれ340、310 Kとし、境膜伝熱係数を3500、2900 W/(cm2・K)、管の熱伝導率を47 Ｗ/(m・K)とする。総括伝熱係数（内面基準）と管の内面、外面の温度を求めよ。

熱交換器

平板モデル

並流

向流並流

（例題） 60℃のメタノールを5000 kg/hで二重円管の内部に流し、環状部に20℃の冷却水を流す。メタノールを30℃に冷却する場合の対数平均温度差を求めよ。

熱交換器の設計

（例題） 向流式二重管熱交換器を用いて、95℃の高温流体を0.695 kg/sで流し30℃まで冷却する。25℃の冷却水を0.356 kg/sで流した場合、冷却水の出口温度は何℃か？ただし、高温流体と水の比熱容量をそれぞれ 1.67×103 、4.18×103

J/(kg・K)とする。

（例題） 60℃のメタノールを5000 kg/hで二重円管の内部に流し30℃に冷却する。大円管の内径を80 mm、小円管の外径50 mm、管壁の厚さ2 mmの真ちゅう製とする。20℃の水を11600 kg/hで二重管部に流して冷却

する場合の二重管の長さを求めよ。ただし、メタノールの比熱容量は2.60×103 J/(kg・K), 境膜伝熱係数はh=1910 W/(m2・K), 水の比熱容量は4.18×103 J/(kg・K)、境膜伝熱係数はh=4160 W/(m2・K),真ちゅうの熱伝導率は100 J/(m・s・K),とする。

境膜伝熱（相変化なし）

層流の場合

乱流の場合

（例題） 60℃のメタノールを5000 kg/hで二重円管の内部に流し30℃に冷却する。大円管の内径を80 mm、小円管の外径50 mm、管壁の厚さ2 mmの場合の境膜伝熱係数を求めよ。メタノールの物性は、=780 kg/m3Cp=2.60×103 J/(kg・K), k=0.209 W/(m・K), =4.08×10-4 Pa・sとする。

境膜伝熱（相変化あり）ー沸騰伝熱

自然対流 核沸騰 膜沸騰

q h

自然対流 核沸騰 膜沸騰

流れ、伝熱、物質移動のアナロジー