#18 対流熱シミュレーション(解析解・時間目盛付き)

x軸=時間 [s]、y軸=温度 [°C]。パラメータを変えると T_b(t) 曲線の立ち上がりがどう変わるかを可視化します。 焙煎時間が極端に短いのは、豆内部への熱伝導, 水分蒸発, 化学反応などを無視しているためです。これらを考慮するとどうなるのか?次回お楽しみに!

環境・流体(空気)

空気物性(代表値固定):ρ = 1.20 kg·m⁻³, μ = 1.80×10⁻⁵ Pa·s, k = 0.026 W·m⁻¹·K⁻¹, Pr = 0.71

粒子(豆)

内部では D:mm→m, m:g→kg, cp:kJ→J に換算します。

熱伝達係数 h

Nu = 2 + 0.6 Re1/2 Pr1/3 → h = k·Nu/D(D: m)。

計算設定

h (W·m⁻²·K⁻¹)
自動計算 or 手動値
Re (無次元)
Re = ρ v D / μ
Nu (無次元)
2 + 0.6 Re^0.5 Pr^0.33
時定数 τ (s)
τ = m cp / (h A)
T_air (°C) T_bean(t)(解析解)(°C)
解析解:T_b(t) = T_∞ − (T_∞ − T_0) · exp(−t/τ)

単位整合:SI(m, kg, s, K, W)。UIは mm, g, kJ·kg⁻¹·K⁻¹, °C を入力し、内部でSIに換算。

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