熱流束・熱フラックスを熱量、伝熱量、断面積から計算する方法【熱流束の求め方】
熱的なデータ解析を行う際に、よく熱流束、熱フラックスという言葉を使用することがあります。
この熱流束、熱フラックスの意味やどのように計算されるか理解していますか。
ここでは、熱流束の定義や求め方、電熱量などとの関係性について解説していきます。
・熱流束・熱フラックスの定義や単位は？
・熱流束・熱フラックスを熱量、伝熱量、断面積から計算する方法【熱流束の求め方】
というテーマで解説していきます。
熱流束・熱フラックスの定義や単位は？
熱流束とは、別名熱フラックスとも呼び、単位時間、単位面積（断面積）あたりの熱量［J］を指します。流速の速はたばの方の「束」であることを理解しておきましょう。
なお、単位時間あたりの熱量のことを伝熱量Q[J/s=W]とも呼び、伝熱量/断面以下の形で熱流束（熱フラックス）を表現することもあります。
上の熱流束の定義からもわかるように、熱流束の単位は、[J/（m2・s）][W/m2]となるのです。
逆に伝熱量（通貨する熱量）は、熱流束を時間で積分したものともいえます。さらに、伝熱量に断面積をかけたものが、熱量に変換（換算）できるともいえます。
なお、熱の移動の種類としては、こちらで解説しているように熱伝導、対流電熱（熱伝達）、放射伝熱の3形態あります。
いずれにせよ、上述の通りの定義考えていくことで、熱流束（熱フラックス）が計算できることには変わりありません。
なお、他の移動で現象である拡散流束（拡散フラックス）や運動量流速と形が似ているため、併せてせて理解しておくといいです。
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熱流束・熱フラックスを熱量、伝熱量、断面積から計算する方法【熱流束の求め方】
それでは、熱流束、熱フラックスを熱量、伝熱量、断面積から求めていく方法について確認していきます。
例題
以下のような平板内を熱伝導により、熱量100Jが10sで伝わるとします。このときの平板の断面積は、0.2m^2であるとするときの伝熱量と熱流束（熱フラックス）を計算していきましょう。
解答
上の換算（変換）式に従って、まず伝熱量を求めていきましょう。
伝熱量は、単位時間あたりに通過する熱量であるために、100/10= 10J/s＝10Wとなります。
さらに、熱流束への換算（変換）式を使用します。伝熱量を断面積で割ったものが熱流束であるため、10/0.2 = 50 W/m2が熱流束（熱フラックス）の数値となります。
今度は逆に、熱流束（熱フラックス）を伝悦亮や一定時間内に通過する熱量に換算していきましょう。
こちらでは上の計算式の逆の手順をたどっていきます。
例題2
ある平板内を上と同様に、熱伝導により熱が熱流束が10 W/m2で伝わるとします。平板の断面積を0.1m^2とし、熱が伝わるのに要した時間を5sとするときの伝熱量、熱量を計算してみましょう。
解答2
まずは、熱流束と断面積をかけることによって、伝熱量への換算（変換）を行っていきましょう。
10 × 0.1 = 1 W（=J/s）が伝熱量です。
さらに、経過時間である5sをかけた 1 × 5 = 5Jが上の時間で通過した分の熱量となるのです。
きちんと、熱量、伝熱量、熱流束（熱フラックス）の計算に慣れていきましょう。
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