連載
少し冒険して、円管層流のヌセルト数を求めてみよう！：CAE解析とExcelを使いながら冷却系設計を自分でやってみる（16）（4/5 ページ）
CAE解析とExcelを使いながら冷却系の設計を“自分でやってみる／できるようになる”ことを目指す連載。連載第16回は、少し冒険して、円管層流のヌセルト数を求めてみましょう。果たして、うまくいくでしょうか？
混合平均温度を求める
ヌセルト数、熱伝達率、混合平均温度の関係を、以下に示します。
図2では、熱流束は流体から管へ移動しています。よって、伝熱界面の温度差は式34となります。
図6に、混合平均温度を求めるためのモデルを示します。
温度分布は式27のように半径rの関数ですが、温度が半径方向に一定だと仮定したときの値が、混合平均温度ということになります。
x＝xの断面を通過する流体が持つエンタルピーを考えます。図6左図と同右図の断面は、同じエンタルピーを持っていると見なします。図6左図の断面を通過するエンタルピーは式35で表されます。
それでは計算していきましょう。少し骨が折れます。
上記に式31を代入します。
図6右図の断面を通過するエンタルピーは式38となります。
2つのエンタルピーは等しいはずなので、次の式が成立します。
さらに、上式を変形すると以下のようになります。
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