伝熱
• 伝導 Heat conduction–固体中の伝熱
• 熱伝達 heat transfer–壁表面の伝熱–対流熱伝達:壁に接する空気–Convectional heat transfer–放射熱伝達:電磁波(赤外線)–Radiation heat transfer
定常状態 Steady state
• 時間変化のない状態
– この講義では定常状態を扱う
• 非定常状態 Transient
– 時間変化のある状態
伝導 Heat conduction
d
ttq
21
tyconductiviThermal
]K)W/(m[: 熱伝導率
熱流heat flux : q [W/m2]
物質に固有の値
ラムダ
熱伝導率Thermal conductivity
• 金属が大きく,気体が小さい
• コンクリート = 1.6 [W/(m・K)]
• 木材 = 0.15 [W/(m・K)]
• グラスウール =0.04[W/(m・K)]
• 断熱材 Insulation material
• λ < 0.06 [W/(m・K)]
密度と熱伝導率Density and Thermal conductivity
対数目盛
密度の小さいもの(軽いもの)
小
細かい空隙
熱伝導率の小さい気体を含むと小さくなる
動き回れない
熱伝導率
• 水分を含むと熱伝導率は大きくなる–水 = 0.6 [W/m・K]
–空気 = 0.022 [W/m・K]
対流 convection
• 流体(空気、水)が流動する場合
• 自然対流 Natural convection
絶対零度(-273℃)
以上の物体の表面から、放射により熱エネルギーが放出される
熱放射Radiation
熱伝達
sarrttq
st a
t 外気温度または室温壁表面温度
saccttq
sa
sacrcr
tt
ttqqq )(
放射熱伝達 qr
対流熱伝達 qc
設計用熱伝達率
• 室内外で値が違う
熱伝導抵抗Resistance of heat conduction
• 熱伝導率 (thermal conductivity) →物質できまる
厚壁薄壁どちらも熱伝導率は同じ
• 厚さを考慮→熱伝導抵抗
21
21tt
dd
ttq
d : 材料の厚さ [ m ]
λ : 熱伝導率 [ W/(m K)]
dr
熱伝導抵抗の算出式
1t
2t
?air
r
ttq
21
airr 熱抵抗
熱抵抗の値
空気層が2~5cmを
超えると値は変わらない
熱抵抗の設計値
• 金属材料(アルミ箔等)を入れると倍になる
熱貫流率 KCoefficient of overall heat transmission
t1 t2
21ttKq
熱貫流抵抗 RResistance of overall heat transmission
RK
1
onirrrrrR
21
熱貫流抵抗 R
• 室内側熱伝達抵抗、室外側熱伝達抵抗
• 各部材の熱伝導抵抗
• 空気層の熱伝導抵抗
• 熱貫流抵抗
• 熱貫流率
~率と~抵抗
• ~率は熱の通しやすさ
• ~抵抗は熱の通しにくさ
• 熱伝導率が大きい
– 熱を良く通す物質
• 熱伝導抵抗が大きい
– 熱を通さない
• 抵抗は合計ができる