電験3種「機械」のポイント その22 電気加熱と熱伝導、換気排出熱量の計算

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電験3種「機械」のお勉強22回目のテーマは「電気加熱と熱伝導、換気排出熱量の計算」です。

 

熱流とは

単位時間あたりに移動する熱量を「熱流」[W]といいます。

単位は[W] 以外にも[J/s] や [kJ/h] が用いられることもあります。

 

熱抵抗とは

熱抵抗R [℃/W] は、物体の熱の伝わりにくさを表します。物体の長さLに比例し、熱伝導率λと断面積Aに反比例します。

熱抵抗Rを求める式は $$R = \frac{L}{λ・A} [℃/W] $$です。

 

熱のオームの法則

物体の2点間の温度差θ = 熱流I ・ 熱抵抗Rが成り立ち、この式が「熱のオームの法則」となります。

物体の2点間の温度差は、電位差と同等と考えることができ、これにより、熱の移動にもオームの法則が適用できます。

 

電気加熱の種類

電気加熱には、抵抗加熱・アーク加熱・誘導加熱・誘電加熱・赤外線加熱などがあります。

抵抗加熱とアーク加熱は、炉などの高温を必要とする場所に用いられ、そのほか調理器具などにも利用されています。

 

熱流の抵抗

物体の表面から放射や対流によって移動する熱流の抵抗は、熱伝導率と物体の表面積で求めることができます。

物体の熱伝導における熱抵抗をR1とすると、$$表面積S[m^2]$$と$$熱伝導率α[W/m^2・℃]$$によって以下のように求めることができます。

$$R1=\frac{1}{S}×\frac{1}{α} [℃/W]$$

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