貯湯タンク内の熱と流体の動き

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貯湯タンク内の熱と流体の動き

わさびさん
質問日時: 2019/10/08 08:06

興味本位の質問で恐縮ですが、
裏のお家にヒートポンプ給湯機の貯湯タンクがあり、
ふと気になったことがあります。

前提知識として、
タンク内の湯は温度差による比重差によって、
高温の湯ほど上に溜まっている状態となることで、
タンク外への熱の損失を低減させる一役を
担っていると思っていました。

そこで気になったのは、湯同士の熱伝導より、
自分より下方の湯に熱が移動する
という現象は起こっているのでしょうか?
もしそうなら上記の温度層は崩れていってしまうのではと。
現実には層ができるのだとは思いますが、
どこか現象の理解ミスがあると思いますので
本当にただの興味本位で恐縮ですが、
教えていただけると幸いです。

追記1
追記日時: 2019/10/08 11:10

plusさん
ご回答ありがとうございます。
十分な時間が経過し、熱平衡状態になると、
比重差により温度分布ができるということはなく、
槽の断熱状態に応じて温度分布ができるということでしょうか?

いままでの実体験を思い返すと、
お風呂に湯を張ってから長時間放置した際、
蓋していなくても(上側が断熱されていなくても)
上側の方が温かかった気がするのですが。

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回答1
回答日時 : 2019/10/08 08:54

plusさん

完全に断熱されていれば タンク内は均一の温度になるでしょうが

下部の断熱が悪ければ 下部の湯から熱が外部へ逃げて
連鎖的に上部の湯の熱を移動させます

また 上部の断熱が悪ければ 上部の湯から熱が外部へ逃げ
温度の下がった湯が下降しながら熱交換すると言ったことが
発生するはず

全体の断熱が均一に不十分な場合は それぞれの場所で
それぞれの温度差が発生し
上下 内外 それぞれ熱の傾きに合わせて熱伝導が行われると思います

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