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公式

公式: 水冷計算ツール
Show calculation steps (1)
  1. Mass flow rate

    Mass flow rate: 水冷計算ツール

    Volumetric flow (L/min) converted to mass flow (kg/s) using coolant density.

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結果

冷却液が除去する熱量
697.67
ワット(W)
除去される熱量 0.698 kW
質量流量 0.0167 kg/s
計算式 Q = ṁ × c × ΔT

水冷計算ツールとは?

このツールは、熱伝達の基本式 \(Q = \dot{m} \cdot c \cdot \Delta T\) を使って、液冷ループがどれだけの熱を除去できるかを計算します。PCの水冷、産業用チラー、レーザー冷却、エンジンのウォータージャケットなど、ポンプで循環させた流体が熱エネルギーを運び去るあらゆる閉ループで活用されています。結果はワット(W)とキロワット(kW)で表示されます。

熱源とラジエーターを通る流れを示す水冷ループの図
水冷ループは熱源から熱を吸収し、循環する水で運び去ります。

使い方

冷却液の流量を毎分リットル(L/min)で、冷却液の出口と入口の温度上昇(ΔT)を℃で、冷却液の密度(水なら約1000 kg/m³)、そして比熱(水なら約4186 J/kg·℃)を入力します。ツールは体積流量を質量流量に換算し、それに比熱と温度差を掛けて、除去される熱量を求めます。

計算式の解説

質量流量 \(\dot{m}\)(kg/s)は、体積流量を1000(L→m³)と60(min→s)で割り、密度を掛けて求めます。 $$\dot{m} = \frac{\text{flow (L/min)}}{1000 \times 60} \cdot \rho$$ この \(\dot{m}\) に比熱 \(c\) と温度差 \(\Delta T\) を掛けると、流体が運び去る熱エネルギーの速さ、つまり熱量 \(Q\)(W)が得られます。 $$Q = \dot{m} \cdot c \cdot \Delta T$$ 流量が大きいほど、また温度上昇が大きいほど、除去できる熱量は増えます。

加熱ブロックの入口と出口の温度と質量流量を示す図
除去される熱量は、質量流量 × 比熱 × 温度上昇に等しい(\(\Delta T = T_{out} - T_{in}\))。

計算例

あるループで水を2 L/minで流し、温度上昇が10℃だったとします。質量流量 =(2 ÷ 1000 ÷ 60)× 1000 = 0.03333 kg/s。 $$Q = 0.03333 \times 4186 \times 10 \approx 1395 \text{ W (1.4 kW)}$$ 流量を倍の4 L/minにすると、除去される熱量も約2790 Wと倍になります。

よくある質問

密度と比熱はどの値を使えばよいですか? 常温付近の純水なら、密度1000 kg/m³、比熱4186 J/kg·℃です。水とグリコールの混合液は比熱が低く(約3300〜3800 J/kg·℃)、密度はわずかに高くなります。

ΔTは入口温度ですか、出口温度ですか? ΔTはその差(出口温度−入口温度)で、冷却液が熱源を通過する間に上昇した温度を指します。

BTU/hrに換算するには? ワットの結果に3.412を掛けてください。

最終更新: