熱伝達の計算（伝導・対流・放射）

熱は、固体では伝導で、動く流体へは対流で、温かい表面からは放射で移動します。この計算機は、それぞれの方式の熱の流れをワットで求め、熱流束、同じ値をBTU/hに換算した値、一定期間のエネルギー（kWh）も示します。伝導では、1層のU値、R値、熱抵抗も示し、同じ層を他の材料でつくった場合と比べます。

使い方

1. 伝導、対流、放射のいずれかを選びます。
2. 面積と2つの温度を、選んだ単位で入力します。高温側または表面を先に入れます。
3. 伝導では、材料（またはk）と厚さを選びます。対流ではh、放射では放射率を入力します。
4. 必要なら期間を変えて、kWhでのエネルギーを確認します。

計算式

伝導: q = k·A·(T₁ − T₂) ÷ L · 対流: q = h·A·(T₁ − T₂) · 放射: q = ε·σ·A·(T₁⁴ − T₂⁴)

kは熱伝導率(W/m·K)、Lは層の厚さ(m)、hは対流熱伝達率(W/m²·K)、εは放射率(0〜1)、σ = 5.670374 × 10⁻⁸ W/m²·K⁴です。放射はケルビンの絶対温度を使い、伝導と対流は温度差だけが必要です。プリセットは概算の教科書の参考値で、建材の仕様ではありません。1層のU値には、表面の空気層や熱橋は含まれません。放射は、小さな灰色体の表面が、一様で大きな周囲に完全にさらされている場合を仮定します。

計算例

厚さ0.15 m、k = 1.7 W/m·K、面積0.6 m²の炉壁の両面が1,400 Kと1,150 Kなら、伝導で流れる熱はq = 1.7 × 0.6 × 250 ÷ 0.15 = 1,700 Wです。熱流束は約2,833 W/m²で、24時間で壁は40.8 kWhを失います。