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。
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。
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。