伝熱抵抗、多層板での伝熱

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多層平板における熱伝導(伝導伝熱)と伝熱抵抗 熱伝導度の合成

 

このページでは、多層平板における伝導伝熱の伝導速度や伝熱速度を導出する過程で必要な
伝熱抵抗の考え方について解説しています。

 

単層の平板における伝導伝熱の伝熱速度はこちらで解説しています。

 

 

多層平板における伝導伝熱

 

多層平板における伝導伝熱は単層平板における伝導伝熱を直列につなげたプロセスであると
言えます。

 

断熱材等ではいくつかの材料を多層にすることで、断熱効果や大きくする工夫がされており、
この多層平板における伝導伝熱の考え方を元に設計されている場合があります。

 

下記のイメージ図を元に、定常状態における多層平板における伝導伝熱について考えていきましょう。

 

 
上記のよう、材質の異なる3層の平板からなり、伝熱面積がA、最表面温度がT1、T4(T1>T4)である
材料の伝熱速度について考えます。

 

左から各々材料の材質をA、B、Cとし、A-B間の温度をT2、B-C間の温度をT3、
厚みをlA、lB、lCとし、各熱伝導度をkA、kB、kCとします。

 

すべての材料間を移動する熱流量は同じであるため、下記の式が成り立ち、
T2,T3を消去することで多層平板における伝導伝熱速度が導出されます。

 

 

 

 

 

ここで、伝熱速度Qの分母が材質の種類は異なりますが、l/kAであらわされた形の和であることが
わかります。

 

このl/kAで表されるもののことを伝熱抵抗と呼びます。

 

オームの法則ではV=IR(電気)の関係(V:電圧、I:電流、R(電気):電気抵抗)が成り立ちますが、
その熱verが伝熱抵抗であり、T=QR(伝熱)の関係が成り立ちます。

 

 

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