例題１．
配管径３００mmφ、配管内部温度２００℃、外気温２０℃、風速１m/sec.でロックウール断熱材(保温筒)を施工して、表面温度を３０℃におさえるには、ロックウール断熱材の厚さをどのくらいにしたらよいでしょう。ただし、表面には塗装溶融メッキ鋼板が使用されています。

ヒント．
ここではわからない変数があるため、繰り返し計算をして数字を正しい値に近づけていきましょう

解説

１．平均熱伝導率を求める

・ロックウール平均熱伝導率のプログラムを起動しましょう

・プルダウンメニューから保温筒を選び、配管内部温度２００℃、表面温度を３０℃を入力し、計算ボタンをクリックします

・平均熱伝導率の０．０５１２８W/mKが求められます。

２．熱伝達率を求める

・熱伝達率のプログラムを起動しましょう

・環境温度２０℃、表面温度３０℃、風速１m/sec.、配管の直径０．３mを入力します

・放射率はプルダウンメニューから塗装溶融メッキ鋼板を選びます

・断熱材の厚さは、わからないのでとりあえず１mを入力します

・計算ボタンをクリックします

・放射による熱伝達率の３．００６W/m2/Kと、水平管として対流による熱伝達率の３．３８２W/m2/Kが求められます

・熱伝達率は合計の約６．３９W/m2/Kとなります

・このプログラムはまた使用しますのでそのままにしておきます

３．断熱材厚さを求める

・断熱厚さのプログラムを起動しましょう

・平均熱伝導率０．０５１２８W/mK、内側温度２００℃、外側温度３０℃、周囲温度２０℃、表面熱伝達率６．３９W/m2/K、そして断熱材の内径０．３mを入力します

・配管の計算ボタンをクリックします

・断熱材厚さとして０．１０５７３mが求められます

・ここでまた熱伝達率の計算に戻ります

４．再度熱伝達率を求める

・断熱材の厚さに、０．１０５７３mを入力します

・すると、放射による熱伝達率の３．００６４W/m2/Kと、水平管として対流による熱伝達率の４．９２４９W/m2/Kが求められます

・熱伝達率は合計の約７．９３W/m2/Kとなります

５．再度断熱材厚さを求める

・同様に表面熱伝達率を７．９３W/m2/Kと替えて、断熱材厚さは０．０８８０４５mとなります

６．またまた熱伝達率を求める

・断熱材の厚さに、０．０８８０４５mを入力します

・すると、放射による熱伝達率の３．００６W/m2/Kと、水平管として対流による熱伝達率の５．０１４W/m2/Kが求められます

・熱伝達率は合計の約８．０２W/m2/Kとなり、さきほど計算した値の７．９３W/m2/Kに近づきました

７．またまた断熱材厚さを求める

・同様に表面熱伝達率を８．０２W/m2/Kと替えて、断熱材厚さは約０．０８７２mとなり、さきほどの０．０８８０４５mと近い値となりました

・ここで計算をやめて、断熱材厚さは約９cmとなりました

・同様なことを繰り返すとさらに正確になります

以上