例題２．
配管径３０mmφ、配管内部温度−１０℃、外気温２０℃、相対湿度６０%、風速１m/sec.でポリエチレンフォーム保温筒を施工して、表面温度が結露温度以上となるには、ポリエチレンフォーム保温筒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．まず露点温度を求めます。また、ここでは例題１のように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．結露温度を求める

・飽和露点のプログラムを起動しましょう

・気温２０℃、相対湿度６０%を入力し、計算をクリックします

・露点温度の１１．９９８℃で約１２℃が計算されました

・表面温度が約１２℃以上であれば、表面は結露しないこととなります

２．平均熱伝導率を求める

・ポリエチレンフォーム断熱材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１種を選び、配管内部温度−１０℃、表面温度を露点温度の１２℃を入力し、計算ボタンをクリックします

・平均熱伝導率の０．０３９６７W/mKが求められます。

３．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１２℃、風速１m/sec.、配管の直径０．０３m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２．７４２W/m2/Kと、水平管として対流による熱伝達率の３．３００W/m2/Kが求められます

・熱伝達率は合計の約６．０４W/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

４．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０．０３９６７W/mK、内側温度−１０℃、外側温度１２℃、周囲温度２０℃、表面熱伝達率６．０４W/m2/K、そして断熱材の内径０．０３m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０．０１３３６mが求められます

・ここでまた熱伝達率の計算に戻ります

５．再度熱伝達率を求める

・断熱材の厚さに、０．０１３３６mを入力します

・すると、放射による熱伝達率の２．７４２W/m2/Kと、水平管として対流による熱伝達率の８．０７１２W/m2/Kが求められます

・熱伝達率は合計の約１０．８１W/m2/Kとなります

６．再度断熱材厚さを求める

・同様に表面熱伝達率を１０．８１W/m2/Kと替えて、断熱材厚さは０．００８１８５mとなります

７．またまた熱伝達率を求める

・断熱材の厚さに、０．００８１８５mを入力します

・すると、放射による熱伝達率の２．７４２W/m2/Kと、水平管として対流による熱伝達率の８．４８８W/m2/Kが求められます

・熱伝達率は合計の約１１．２３W/m2/Kとなり、さきほど計算した値の１０．８１W/m2/Kに近づきました

８．またまた断熱材厚さを求める

・同様に表面熱伝達率を１１．２３W/m2/Kと替えて、断熱材厚さは約０．００７９２mとなり、さきほどの０．００８１８５m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０．８cm→１cm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