伝熱
熱量・熱収支
何かを温めたり冷やしたりするのに、どれだけの熱量(エネルギー)が必要かを計算するツールです。
温度を変えるのに必要な熱(顕熱)と、沸騰・凝縮のように状態が変わるときに必要な熱(潜熱)の両方に対応しています。
熱交換器やボイラー、冷却設備の容量を検討する、もっとも基本的な計算です。
熱量・熱収支の使い方と考え方
温めたい/冷やしたい物質の質量(または流量)・比熱・温度差を入力します。状態変化(沸騰・凝縮)を伴う場合は、そのぶんの潜熱も別枠で入力します。
Q = m・Cp・ΔT + m・λ (顕熱+潜熱)
考え方は単純な熱収支で、温度を変えるための熱と、状態を変えるための熱は性質が違うため、分けて計算してから合計する、というものです。
熱量・熱負荷（Heat Duty）計算ツールの概要
本ツールは、化学プラントや空調・熱管理プロセスにおいて、流体を指定の温度まで加熱・冷却、あるいは蒸発・凝縮させるために必要な「熱量（熱負荷：Heat Duty）」を算出する計算ツールです。
流体の質量流量、比熱、入口・出口の温度差（顕熱）、および蒸発熱・凝縮熱（潜熱）などの条件を入力することで、必要な熱量（kW や kcal/h）を迅速に試算できます。
熱量（熱負荷）の基本概念と計算方法
熱負荷の計算は、流体が温度変化のみを起こす「顕熱（Sensible Heat）」と、相変化（蒸発・凝縮）を伴う「潜熱（Latent Heat）」の2つに大別されます。
基本的な熱量の計算式は以下の関係で表されます。
顕熱による熱量 ＝ 質量流量 × 比熱 × 温度差
潜熱による熱量 ＝ 質量流量 × 蒸発熱（または凝縮熱）
全熱負荷 ＝ 顕熱による熱量 ＋ 潜熱による熱量
計算に使われる主な要素
・質量流量（m）：
1時間あたり・1秒あたりに流れる流体の重量（kg/h や kg/s）
・比熱（Cp）：
物質1kgの温度を1℃上げるのに必要な熱量（kJ/(kg·℃) など）
・温度差（ΔT）：
出口温度と入口温度の差（℃ または K）
・潜熱（ΔH）：
単位重量あたりの相変化エネルギー（kJ/kg）。水蒸気の凝縮や溶媒の蒸発などで極めて大きな値となります。
熱設計・設備選定における実務上のポイント
1. 熱交換器やヒーター・クーラーの容量決定
本ツールで求めた熱負荷（kW）は、熱交換器の伝熱面積（A）を算出する際のベースとなります。「熱負荷 ＝ 総括熱伝達率 × 伝熱面積 × 対数平均温度差」の関係から、必要な熱交換器サイズや加熱ヒーター・冷却機器の定格容量を決定します。
2. 相変化（蒸発・凝縮）を伴うプロセスの注意点
蒸発器（エバポレーター）やコンデンサー（凝縮器）の設計では、顕熱に比べて潜熱の割合が非常に大きくなります。温度変化が小さく見えても膨大な熱量が必要となるため、潜熱項を正しく考慮することが不可欠です。
3. 放熱損失（熱ロス）と安全率の見込み
実際の設備では、配管や機器表面からの放熱損失が発生します。実務的な設備容量の決定にあたっては、計算された理論熱負荷に対し、5%〜15%程度の安全率（マージン）を見込んで機器を選定するのが一般的です。
