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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.4 フィン設置数と放熱効果解析

概要

弊社では配管の外側に巻きつける形式の放熱フィンを発売している。しかし、フィンを何個設置するとどの程度の効果が出るのか不明であった。そこで、一例として25A配管に対してフィン部品を何個巻きつけるとどの程度の効果が期待できるか、熱流体解析を実施して確認する。

解析モデル・条件

放熱効果解析 素管モデル
放熱効果解析 フィン(8個)付き菅モデル
フィン形状モデル

解析条件

流入:乾燥空気、48L/min、82℃ 流出:大気開放
周囲条件:乾燥空気、初期条件静止(=自然空冷)、25℃、流れ方向に直交する方向に重力有り
フィン材質:アルミ(A1050) 配管材質:ステンレス(SUS304)
フィンと配管の間:接触熱抵抗有り(空気厚さ60μm相当の熱抵抗)
その他:対称形状であるため、モデルの半分を解析対象とした。フィンは0~8個設置し、1個目は中央、以後隣に設置していった。

解析結果

・流体出口温度の平均値
素管:59.1℃ フィン(8個)付き管:49.6℃
→ フィンを最大まで設置することで、流体の温度を更に10℃程度低下させることができた。流入時温度が82℃であることから、放熱量としては40%向上している。

・フィン設置数と流体出口温度の関係

フィン設置数と流体出口温度の関係図

・表面温度分布

素管、フィン付き菅の表面温度分布図

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