伝熱工学

初学者向け・伝熱工学の学習ガイド

熱伝導・対流・放射を、一つの熱抵抗としてつなぐ

伝熱工学は、温度差によって熱が移動する速さを扱います。まず熱伝導・対流・放射の違いをつかみ、各基本式を学んでから、熱交換器・沸騰・凝縮などの装置や現象へ進みます。

このカテゴリでできるようになること

  • 熱伝導・対流・放射を区別する
  • 平板・円筒壁の熱流量を計算する
  • 無次元数から熱伝達係数を求める
  • 熱交換器の熱負荷と必要面積を計算する

まず学ぶ:6ステップ

初めて学ぶ方は、STEP 1から順番に進んでください。

理解を深める応用テーマ

基本を終えたら、興味や目的に合わせて進みます。

覚えておきたい4つの見方

Fourierの法則

熱流束は温度勾配と熱伝導率で決まる

Newtonの冷却則

対流熱量は熱伝達係数・面積・温度差の積

放射の4乗則

放射伝熱は絶対温度の4乗差に強く依存する

熱抵抗

複数の伝熱過程は抵抗の直列・並列で整理できる

読んだら、問題を解いて定着させよう

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伝熱工学の記事一覧

以下はこのカテゴリの記事を新着順に掲載しています。初めての方は、上の学習ステップから進めるのがおすすめです。

平板と円柱まわりの強制対流熱伝達を示す図解 伝熱工学

強制対流熱伝達とは?平板・円柱まわりの計算を例題で解説

ファンやブロワが作る強制対流について、平板・円柱まわりの外部流れを中心に解説。局所値と平均値、代表長さ、膜温度、相関式の選び方を2つの例題で学びます。
高温側から低温側へ熱が伝わる平板と温度分布を示したFourierの法則・熱伝導方程式の模式図 伝熱工学

Fourierの法則とは?熱伝導方程式の導出・境界条件を例題で解説

温度勾配から熱流束を求めるFourierの法則を出発点に、エネルギー保存則から熱伝導方程式を導出。境界条件と時間尺度を例題で確認します。
内部温度が一様な球から周囲へ熱が移動し、温度差が指数的に減少する集中熱容量法の模式図 伝熱工学

Biot数と集中熱容量法とは?物体の加熱・冷却時間を例題で解説

Biot数で物体内部を一様温度とみなせるか判定し、集中熱容量法から加熱・冷却時間を求める方法を、アルミ球と鋼球の例題で解説します。
鉛直加熱面に沿って暖かい空気が上昇する自然対流と、Rayleigh数から熱伝達係数を求める流れの模式図 伝熱工学

自然対流熱伝達とは?Rayleigh数・Grashof数・Nusselt数を例題で解説

自然対流が温度差による密度差と浮力から生じる原理を解説します。膜温度で物性値を評価し、Grashof数・Rayleigh数・Nusselt数から熱伝達係数と放熱速度を求める手順を、鉛直平板と水平円管の例題で学びます。
高温の基部から複数の放熱フィンへ熱が伝わり、周囲空気へ放出されるフィン伝熱の模式図 伝熱工学

フィンの伝熱計算とは?フィン方程式・効率・有効度を例題で解説

フィン内部の熱伝導と表面からの対流をエネルギー収支で整理し、フィン方程式、温度分布、伝熱速度、フィン効率・有効度をアルミ平板フィンの例題で解説します。
凝縮伝熱とは?膜状凝縮・滴状凝縮とヌセルトの式を例題で解説 伝熱工学

凝縮伝熱とは?膜状凝縮・滴状凝縮とヌセルトの式を例題で解説

凝縮伝熱を初学者向けに解説。膜状凝縮と滴状凝縮の違い、凝縮液膜が熱抵抗になる理由、鉛直平板のヌセルト式、平均熱伝達係数・凝縮量の計算例、不凝縮ガスの影響まで学べます。
沸騰伝熱とは?沸騰曲線・核沸騰・限界熱流束を例題で解説 沸騰・凝縮

沸騰伝熱とは?沸騰曲線・核沸騰・限界熱流束を例題で解説

沸騰伝熱を初学者向けに解説。壁面過熱度、核沸騰、限界熱流束(CHF)、遷移沸騰、膜沸騰の違いを沸騰曲線で整理し、潜熱・熱流束・熱伝達係数の計算例まで学べます。
熱交換器とは?種類・並流と向流・LMTDの計算を例題で解説 熱交換器

熱交換器とは?種類・並流と向流・LMTDの計算を例題で解説

熱交換器の基礎を初学者向けに解説。二重管式・多管円筒式・プレート式の特徴、並流と向流、熱収支、総括伝熱係数、LMTDと必要伝熱面積の計算を例題で学べます。
放射伝熱とは?ステファン=ボルツマンの法則と放射率を例題で解説 放射伝熱

放射伝熱とは?ステファン=ボルツマンの法則と放射率を例題で解説

放射伝熱の基本を初学者向けに解説。黒体・放射率、ステファン=ボルツマンの法則、正味放射伝熱、平行平板と放射熱伝達率の計算を例題で学べます。
対流熱伝達の計算方法|Nusselt数・Prandtl数と管内強制対流を例題で解説 対流伝熱

対流熱伝達の計算方法|Nusselt数・Prandtl数と管内強制対流を例題で解説

対流熱伝達の計算方法を初学者向けに解説。Newtonの冷却則、Reynolds数・Prandtl数・Nusselt数、管内層流と乱流の相関式を例題で学べます。
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