薄板放熱フィンで配管・放熱管・金型・設備等の熱交換効率拡大

解析事例Vol.11 鍋底の表面積増大効果

概要

家庭などで用いられる鍋は、ガスコンロでの加熱の場合は平坦な底面に火炎を当てて内部の水や食品を加熱する。この底面に弊社フィン部品を取り付けて表面積を増加させることで、効率よく昇温して無駄になる熱量を減らせないかと考えた。フィン部品の取り付けにより、どの程度影響が想定されるか、熱流体解析を実施して確認する。

解析モデル・条件

鍋底の表面積増大効果 全体モデル

フィンモデル
フィン:フォールディング
フィンFF(カスタム品)
材質:SUS304 板厚:0.3mm
フィンピッチ:5.2mm
フィン高さ:15mm
フィン幅:60mm
フィンは鍋に溶接を想定。

解析条件
コンロ部分 1700℃、1m/s、空気流入
周囲環境 25℃、乾燥空気、無風(自然空冷) 
フィン材質:SUS304 鍋材質:SUS430
解析対象時間:300秒

解析結果

・水に伝わった熱量(5分間の合計)
 フィン無し:80405J フィン有り:108495J
 → フィンの設置により、
   5分で鍋に伝わる熱量は35%UPした。

・水への熱の伝わりやすさ(4:40~5:00の平均値)
 フィン無し:274W フィン有り:419W
 → フィンの設置により、
   水への熱の伝わりやすさが1.5倍になった。
   加熱時間を2/3にできる可能性が示唆された。

注:本シミュレーションは細かい形状や接触具合はほとんど再現できていないので参考程度の数値となる。

温度分布断面図
水への熱の伝わりやすさ

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