書記が物理やるだけ#250 内部流の強制対流熱伝達

管の中に水が流れる場合などが内部流にあたる。

問題

説明

円管内での境界層について，中心にまで発達することで全体を覆うことになる。ここまでの区間を助走区間といい，速度境界層と温度境界層のそれぞれについて考えられる。

解答

各保存則から，平均速度と平均温度が求められる。

助走区間について，一般に乱流の方が境界層が短いため助走長さも短くなる。

問題として考える場合は，熱流束一定や内壁温度一定といったモデルとして考えることが多い。

まず熱流束一定の場合の温度分布について。

具体例を計算してみる。

ついで内壁温度一定の場合，ここで対数平均温度差というパラメータを導入する。

本記事のもくじはこちら：