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🔥 熱伝達計算機(伝導・対流)

伝導熱伝達(Q=kAΔT/L)と対流熱伝達(Q=hAΔT)をタブで切り替えて計算します。各タブで変数を1つだけ空欄にすると残りから自動計算されます。

熱伝達率(Q)・熱伝導率(k)・面積(A)・温度差(ΔT)・厚さ(L)のうち4つを入力すると残り1つを計算します。

計算結果
材質熱伝導率 k (W/(m·K))
401
アルミニウム237
50
コンクリート1.7
ガラス0.8
0.6
レンガ0.6
木材0.12
グラスファイバー断熱材0.04
空気0.026

※ 表の熱伝導率は一般的な工学教科書の参考値です(純度・温度・製造方法により実際の値は異なります)。

ガイド

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01

伝導熱伝達の公式 (Q=kAΔT/L)

伝導(conduction)は物質内部で分子振動を通じて熱が伝わる現象で、フーリエの熱伝導法則を定常状態の1次元平板壁に適用すると次のようになります。

Q = k × A × ΔT ÷ L

熱伝導率(k)が大きいほど、面積(A)や温度差(ΔT)が大きいほど、厚さ(L)が薄いほど熱伝達率(Q)は大きくなります。壁の断熱設計やヒートシンク設計などに使われます。
02

対流熱伝達の公式 (Q=hAΔT)

対流(convection)は流体(空気・水など)の流れを介して固体表面と流体の間で熱が伝わる現象で、ニュートンの冷却法則で表されます。

Q = h × A × ΔT

対流熱伝達係数(h)は流体の種類や流れの状態(自然対流・強制対流)によって大きく変わります。目安として空気の自然対流は5〜25、空気の強制対流は10〜500、水の強制対流は500〜10,000 W/(m²·K)程度です(教科書的な代表範囲であり実際の条件により異なります)。
03

伝導と対流の違い

伝導は固体(または静止流体)内部の分子間振動による熱伝達、対流は流体の物理的な移動が関与する熱伝達です。実際の壁は内部が伝導、表面が対流という複合システムで熱をやり取りしており、両方の計算を組み合わせることで全体の熱損失を推定できます。

よくある質問

なぜ伝導は4つ、対流は3つの値を入力するのですか?
伝導の公式(Q=kAΔT/L)はQ、k、A、ΔT、Lの5変数、対流の公式(Q=hAΔT)はQ、h、A、ΔTの4変数です。各公式で未知数が1つのとき残りが一意に決まるため、それぞれ4つ・3つの入力が必要です。
温度差(ΔT)は°CとKのどちらを入力すればよいですか?
温度の"差"は摂氏(°C)とケルビン(K)で同じ値になるため(例:5°Cの差=5Kの差)、どちらの単位で入力しても構いません。ただし絶対温度そのもの(例:300K)ではなく、2地点間の温度差を入力してください。
材質プリセットの熱伝導率はどこから来ていますか?
一般的な熱伝達工学の教科書(例:CengelのHeat and Mass Transfer)に掲載されている常温付近の代表的な近似値です。実際の材料は純度・温度・製造方法により値が異なるため、精密な設計にはメーカーのデータシートを確認してください。