フーリエの法則

英語

Fourier’s law

内容

熱の移動は、固形又は流体の温度勾配(温度の高い方から低いほうへ移動する)によって行われます。

熱エネルギーは、隣接する分子同士が衝突することで移動していきます。熱の流れは、高温から低温に向かって流れていきます。
熱の移動は、固形又は流体の温度勾配(温度の高い方から低いほうへ移動する)によって行われます。

熱エネルギーは、隣接する分子同士が衝突することで移動していきます。熱の流れは、高温から低温に向かって流れていきます。

フーリエの法則による熱伝導

q = k・A・dT / s ・・・・・(1)

凡例
A = 熱伝導面積 (m2)
k = 素材の熱伝導率 (W/m.K または W/m℃)
dT = 裏表の温度差 (K or ℃)
s = 素材の厚み (m)

例 – 伝導による伝熱
□1000mm、厚さ50mm、熱伝導率が70W/m℃の鉄の片面の温度が150℃、反対側の温度が80℃の場合の熱伝導率の計算:

Q = 70(W/m℃)・1(m)・1(m)・(150(℃) – 80(℃))/ 0.05(m)

= 98,000(W)

= 98(kW)

平面状のものを通り抜ける際の熱伝達

平面状の各種素材から伝導された熱は、以下のように表すことができる。

Q =(T1 – T n)/((s1 / k1 A)+(s2 / K2 A)+ … +(sn / kn A))・・・・・(2)

凡例:
T1内側の温度(Kまたは℃)
Tn外側の温度(Kまたは℃)

例 – 炉壁の熱伝達
炉壁1㎡、厚さ1.2cmのステンレス鋼に厚さ5cmの保温材で覆われた素材。ステンレスの内部温度が800K、保温材の外側の温度が350K。ステンレス鋼の熱伝導率が19W/m・K、保温材の熱伝導率が0.7W/m・kの場合の導電性熱移動は次のように計算することができる

Q =(800(K) – 350(K))/((0.012(m)/ 19(W / m·K)・1(㎡))+(0.05(m)/ 0.7(W / m·K)・1(㎡)))

= 6,245(W)