連載:伝熱工学(第3回)-「事例と演習の詳細解説:実務で活用できるExcelシートを紹介」

投稿日:2024年04月24日

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先日リリースいたしました『伝熱工学入門講座』に対し、
すでに多くのご注文をいただき、心より感謝申し上げます。

伝熱工学入門講座は、現在リリースキャンペーンを実施中です。
詳細は以下の案内サイトをご覧ください。

さて、本日が連載シリーズの最終回となりました。

今回は、実践力を高めるための
Excelを活用した実務応用:実践的な学習方法」というテーマです。

伝熱工学入門講座に含まれる演習内容ですので、
ぜひ参考にしてみてください。

機械系の視点から「事例」と「演習問題」を通じて理解を深める

伝熱工学を一般の書籍で学ぶ際に、
機械系エンジニア向けの実用的な内容が不足していると
感じたことはありませんか?

多くの書籍では「理論」や「数式の展開」を中心に説明されており、
実際の機械に関する問題解決にどのように応用すればよいかが
わかりにくいことがあります。

この点、『伝熱工学入門講座』では、
機械系エンジニアのために、実際の機械に関連する例を多用しながら
伝熱の基本を学べるように工夫しています。

つまり、この講座では単に理論を覚えるだけでなく、
その理論が機械の分野でどのように応用されるかを学べます。

受講することで伝熱に関する深い理解が得られ、
機械に関する実際の問題解決能力が身につきます。

理論知識だけではなく、実務に直結する知識を効率的に習得できる点が
この講座の大きな特長です。

それでは、講座の内容の一部をご紹介します。
(以下、講座内の一部を抜粋しています)

●「事例」の紹介と、その解説です

(事例)パイプ内を流れる温水や冷水がパイプの熱伝導にどう影響するかを考える

 パイプの中に水が流れている場合、流れている水の温度だけではなく、
 流れの速さや流れの状態によっても、パイプから伝わる熱量、
 およびパイプに伝える熱量が変化します。

 また、水の流れを理解し、その流れによってどのように熱が伝わるかを理解することで、
 パイプ内の温度分布や、どのくらい熱が伝わるのかを学ぶことができます。

(事例)フィンの寸法や材質を変更した場合に放熱量がどう変化するかを検討する

 フィン(冷却に使う細長い部品)の大きさや使う材料を変えることで、
 機械がどれくらい効率よく熱を外に逃がせるかが変わります。

 この変更が機械の熱管理にどう影響するかを理解することで、
 より良い冷却設計の方法を学ぶことができます。

●「演習問題」の紹介と、その解説です

(問題)アルミ製ヒートシンクを使用してモーターの発熱を抑制する場合、決まったフィンの数と放熱量で、特定の外気温とフィン根元の温度を基にフィンの必要な長さと効率を計算しなさい。

  アルミ製ヒートシンクを使用してモーターの発熱を抑制する場合の
  フィンの必要な長さと効率を計算する問題では、
  実際の冷却システム設計における熱伝導と熱対流の組み合わせを扱います。

  この演習を通して、特定の冷却要件を満たすために必要なフィンの
  設計パラメータを決定する方法を学び、
  実際の機械設計における熱管理の応用スキルを習得できます。

(問題)一定の流速と温度を持つ風が電子基板を冷却する場合の<平均熱伝達率を計算しなさい

  基板は一定の温度に保たれ、風は層流と仮定します。
  計算には指定された公式と空気の物性値を使用します。

  風で電子基板を冷却する時の平均熱伝達率を計算する問題では、
  熱伝達の基本原理と計算方法を実践的なシナリオに適用します。

  この演習を通じて、空気の流れが固体の表面でどのように熱を伝達するかを
  定量的に理解し、実際の電子機器の冷却設計に活用できる知識を習得できます。

いかがでしょうか?

伝熱工学入門講座では、
各カリキュラムに多数の演習問題が用意されています。

理論を学びつつ、演習を通じて実践力を養うことで、
設計時の熱問題の解決能力を高めることが可能です。

今だけの無料特典!
全14種類のExcelツールの紹介

最後に、伝熱工学入門講座の「無料特典」を紹介します。

複雑な計算を簡単にこなせ、
実務スキルの向上が見込めるExcelツール『全14種類』を、
無料特典として提供しています。

このExcelツールを利用すれば、
必要なデータを入力するだけで、簡単に求めたい結果を得ることができます。

複雑な計算を手軽に行えるようになるため、
講座の演習問題での使用はもちろんのこと、実際の業務でも大いに役立ちます。

以下が、14個のExcelツールです。

<Excelツール>

1)金属球が室内に放置された場合の冷却時間計算.xlsx

2)固体の両側を冷やした時の温度変化.xlsx

3)ヒートシンクの温度変化.xlsx

4)固体の片側を冷やした時の温度変化.xlsx

5)2次元非定常熱伝導の例.xlsx

6)熱交換器の出口温度の計算.xlsx

7)平板の強制対流の熱伝達率.xlsx

8)円管内の強制対流の熱伝達率.xlsx

9)垂直平板の自然対流の熱伝達率.xlsx

10)通電中の電線の表面温度.xlsx

11)垂直平板の膜状凝縮の熱伝達率.xlsx

12)金属線の核沸騰の熱伝達率.xlsx

13)バーンアウト熱流束.xlsx

14)形態係数.xlsx

14種類もの豊富なExcelツールが揃っているため、
実務で直ちに活用できる便利なツールが見つかるかもしれませんね。

また、こちらのExcelツールを使用することで、
次のようなメリットが得られます。

◯ メリット1:実務の効率が向上する

既に構築された計算式を含むExcelツールを使用することで、
時間がかかる複雑な計算を迅速に実行でき、業務効率が向上します。

◯ メリット2:理解が深まる

実際に式を操作することで、理論的な知識だけでなく、
その背後にある原理を深く理解することが可能になります。

◯ メリット3:誤りの発見と修正が容易になる

Excelツールを用いた計算により、誤りを容易に発見し、
修正が可能になります。これは設計や解析の正確性を高めるのに重要です。

ここまでご説明したように、

受講者は、充実した演習問題を通じて、
基礎知識から実践スキルに至るまで、幅広い知識を身につけることができます。

さらに、提供される特典のExcelツールは、
学習内容の把握と理解を深めるための重要な補助ツールとして活用可能です。
これにより、日常業務で直面する問題解決能力を向上させることができます。

伝熱工学の学習をこれから始める方や、
さらに知識を深めたい方は、ぜひこの機会にご検討ください。

サンプル動画】もございます。
ご覧いただくことで、「わかりやすさ」を実感いただけます。

  ↓ ↓ ↓

< 以下、5種類のサンプル動画を閲覧できます >

 1. 熱とは(6分58秒)

 2. 講座の全体像(3種類の熱の伝わり方)(6分48秒)

 3. 熱伝導の身近な例と基本(5分57秒)

 4. 熱交換器とは(5分1秒)

 5. 熱放射とは(7分50秒)

以上で、今回の連載は最後となります。

メルマガをお読みいただき、新たな気づきや
設計に役立つヒントを見つけていただけたら幸いです。

私たちが提供した情報が、皆様の設計業務において
実践的な知識やスキルの向上に少しでも役立つことを願っています。
最後までお読みいただき、ありがとうございました。

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