伝熱の基礎とExcelによる熱計算演習講座

電子機器や加熱設備、温度制御装置など、熱制御が必要な機器が増えています。このような機器の「熱設計」には温度予測が必要になります。しかし「熱計算」は基礎式が非線形になる上、伝導、対流、放射という3つの伝熱形態が同時に起こるため複雑です。実用的な設計計算を手計算で行なうことは難しく、ついつい高価な数値熱流体解析ソフト (CFD) に頼りがちです。 　熱設計や熱対策を合理的に行なうには、設計者自身が基本的な伝熱メカニズムを理解し、伝熱基礎式を用いて伝熱現象をモデル化し、論理的な分析ができることが重要です。EXCELなどの表計算ツールを用いることで単純な基礎式を組み合わせて、実務的な熱計算を行なうことができるようになります。 　本セミナーでは伝熱現象とこれを表現する基礎式を理解し、これらを組み合わせて実用的な問題を解けるようにします。さらに熱回路網法を用いて複雑な熱モデルの組立てと、分析方法についても学びます。演習に用いたソフトは持ち帰って各自の熱設計に使用できます。

1. 熱設計の基礎知識
   1. 最近の電子機器動向
   2. 熱設計・熱計算の目的
   3. 温度が制限される理由
2. 伝熱の基礎
   1. 熱と温度のちがい
   2. 熱移動の基礎式
   3. 熱伝導のメカニズム
   4. 多層板の熱伝導の計算
   5. 広がりのある熱抵抗
   6. 接触熱抵抗
   7. 対流のメカニズム
   8. 平板自然対流・強制対流熱伝達の計算
   9. 放射のメカニズム
   10. 放射係数と形態係数
   11. 熱抵抗の直列・並列合成
   12. 換気の式 (マス・フロー)
   13. 総合熱計算
   14. フィン効率の計算
   15. 過熱・冷却時間の計算
   • 【演習】多層基板の計算 (電卓) 平板の向きと放熱能力
3. 温度予測手法とその原理・精度
   1. 基礎式を組み合わせて解く方法
   2. 熱回路網法
   3. 数値流体力学 (CFD)
4. EXCELによる電子機器の熱計算方法
   1. 密閉筐体の内部温度計算
   2. 自然空冷通風筐体の内部温度
   3. 強制空冷筐体の内部温度
   • 【PC演習】通風口面積と筐体内部空気温度
5. 熱回路網法による定常計算
   1. 放熱プレートの温度分布計算
   2. 熱回路網法の基礎原理
   3. 発熱体を実装した筐体の熱対策検討
   • 【PC演習】アルミプレートの温度分布
6. 熱回路網法による非定常計算事例
   1. プレートの温度上昇時間
   2. センサによる温度制御
   3. 温風ヒータによる物体の加熱時間
   • 【PC演習】アルミプレート温度のセンサによる制御
7. EXCELによるヒートシンクの熱計算
   1. ヒートシンク設計の流れ
   2. 自然空冷ヒートシンクの熱計算
   3. 強制空冷ヒートシンクの熱計算
   • 【PC演習】市販ヒートシンクの性能推定
• 質疑応答・名刺交換