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直線フィン効率計算

フィンパラメータが1 mあたり10、長さが0.05 mの直線フィンは、両者の積が0.5となり、効率は約0.924です。2つの値を直接入れても、フィンの条件からパラメータを計算させても構いません。ブラウザで無料で使えます。

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計算例

入力した場合

フィンのパラメータ: 10
長さ: 0.05

結果

有効長: 0.05
ML: 0.5
効率: 0.9242343145
効率 (%): 92.423431452

ヒートシンク、熱交換器の拡張面、電子機器の冷却フィンは、基部温度の理想的な等温フィンと比べて突出フィンが実際にどれだけ熱を伝えるかに依存します。その比がフィン効率 η_f です。一様断面の直線く形フィンでは、古典的な閉形式は η_f が m と L_c の積の tanh を m と L_c の積で割った値となり、m は対流係数・周囲長・熱伝導率・面積から成るフィンパラメータ、L_c は有効長さです。本直線フィン効率計算はフィンパラメータと長さを直接受け取るか、熱伝達係数・熱伝導率・厚さ・任意の幅から m を計算し、無次元積 mL_c とともに効率を小数とパーセントで返します。学生は Incropera 形式の課題を照合し、熱設計者は CFD 前にアルミニウムや銅のプレートフィンをふるい分けます。

直線く形フィン効率の意味と η = tanh(mL)/(mL) の式

フィン効率とは、フィンからの実際の熱伝達率と、表面全体が基部温度に保たれた場合に同じフィンが供給する理想的な熱伝達率との比です。先端が断熱の一定く形断面の直線フィンでは、一次元エネルギー収支が長さ方向の双曲線的温度分布を与え、効率は無次元積 mL だけの式に帰着します。すなわち η_f は tanh(mL) を mL で割った値です。

フィンパラメータ m 自体は、露出面の対流係数 h、断面周囲長 P、固体の熱伝導率 k、断面積 A_c について h と P の積を k と A_c の積で割ったものの平方根です。厚さ t・幅 w の長方形では A_c は t と w の積、P は t と w の和の二倍です。

厚みに比べて幅が非常に大きいとき、P/A_c は 2/t に近づき、m は 2h/(k t) の平方根に簡約され、プレートフィン効率線図でよく見る形になります。mL が零に近づくとフィンは短いか対流に対して高伝導であり、効率は百パーセントに近づきます。mL が大きくなると先端はほぼ周囲温度となり、効率は零に向かいます。

先端も対流する場合のよくある補正は L_c を L に t/2 を加えた補正長さとし、断熱先端の式で L を L_c に置き換える方法です。本計算はこの教科書モデル群をそのまま実装します。純代数と双曲線正接のみで、メッシュも反復ソルバもなく、ランタイム間で結果が安定し自動検証に適しています。

直線フィンの効率が役立つ場面

電子冷却の技術者は、押出プロファイル発注や共役 CFD の前に、ピン型・プレート型ヒートシンクフィンを厚さ・高さ・アルミニウム熱伝導率でふるい分けます。HVAC とプロセス熱交換器の設計者は、与えられた h でく形縦フィンの拡張面のうちどれだけが熱的に有効かを見積もります。

大学の伝熱講義や試験生成器は、先端補正や幾何から構築した m も受け付ける tanh(mL)/mL の決定論的オラクルを必要とし、学生が長さ零の浮動小数点端を手書きする必要をなくします。

直線フィン効率計算、く形フィン効率、フィンパラメータ mL 線図、ヒートシンクフィン効率で順位を狙うコンテンツサイトは、有料自動化経路とバイト一致するライブ無料ツールの恩恵を受けます。無効入力は課金されません。

活用例

ヒートシンクとプレートフィンのふるい分け

アルミニウムヒートシンクや交換器フィンの寸法決定前に、m と L、または h・k・厚さ・幅からく形フィン効率を見積もります。

よくある質問

フィンパラメータ m とは何ですか？

m = √(hP/(kA_c)) です。幅広のく形プレートフィンでは √(2h/(k t)) に簡約されます。m を直接渡すか、幾何から計算させることができます。

フィンパラメータは必ず必要ですか？

いいえ。パラメータと長さを入れるか、パラメータを省いて熱伝達率、熱伝導率、厚さ（分かれば幅も）を入れれば、自動で計算されます。

先端からも放熱する場合の補正長さとは何ですか？

先端対流のオプションを選ぶと、長さは実際の長さに厚さの半分を足した値になります。断熱先端と同じ式をこの有効長さで使うため、厚さの入力が必要です。

伝熱量も計算できますか？

できません。効率を比率とパーセントで、パラメータと長さの積とともに返します。伝熱量が必要なら、効率にご自身の基部面積と温度差を組み合わせてください。

幅を省略するとどうなりますか？

幅が非常に大きいフィンとみなす近似が使われ、厚さ、熱伝達率、熱伝導率だけで計算されます。板状フィンの効率線図の多くに載っている形です。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/eng/fin-efficiency

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/eng/fin-efficiency \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"fin_parameter":10,"length":0.05}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/eng/fin-efficiency", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "fin_parameter": 10,
    "length": 0.05
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/eng/fin-efficiency",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "fin_parameter": 10,
    "length": 0.05
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/eng/fin-efficiency", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"fin_parameter":10,"length":0.05}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"fin_parameter":10,"length":0.05}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/eng/fin-efficiency", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "fin_parameter": 10,
  "length": 0.05
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "eng.fin_efficiency",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

技術的な注記

無効入力は invalid_input で失敗し課金されません。

入力契約、幾何モード、先端モデル、応答フィールド

任意の width w があると完全なく形断面が有効になり、m は h と 2(t+w) の積を k と t と w の積で割ったものの平方根です。幾何モードで幅を省略すると無限幅近似 m = √(2h/(k t)) を用います。例: m が毎メートル十、L が五センチのとき mL は 0.5、η_f は約 0.924 です（tanh(0.5)/0.5 ≈ 0.924）。絶対熱量 Q が必要なら効率を独自の基部面積と温度差と組み合わせてください。本能力は効率と幾何由来の m のみを返します。必須の length（壁または基部からのフィン突出 L、一貫した任意の長さ単位）を含む JSON 本体を POST してください。逆長さの正数として fin_parameter m を与えるか、m を省略して heat_transfer_coefficient h、thermal_conductivity k、thickness t を与え、サービス側で m を計算させます。tip_model は既定で insulated であり有効長さは L です。tip_model を convection にすると L_c = L + t/2 を適用し、厚さ必須です。各フィールドに別名（例: L, m, h, k, t, w, tip）を受け付けます。フィールドは JSON 数値または数値文字列でよいです。length 欠落、与えた m が正でない、m なしで幾何が不完全、length が負、未知の tip_model は invalid_input で失敗し課金されません。成功時は fin_parameter、length、effective_length、積 mL、0 から 1 の efficiency、efficiency_percent、tip_model、geometry_mode、既知なら thickness・width・h・k・cross_section_area・perimeter、さらに formula・method・短い message を返します。

直線フィン効率 API が役立つ場面

リクエストを小さく保ち、丸めた efficiency をテストで固定すれば、完全な熱 FEA スタックを立てずにエッジワーカー・設計表・教育基盤向けに再現可能なフィン効率を得られます。

連携の活用例

伝熱の宿題と実験

無料ブラウザウィジェットと同じ純粋モジュールで、教科書問題に対し η = tanh(mL)/(mL) と任意の先端補正 L+t/2 を照合します。

設計自動化と LMS 採点

完全な熱ソルバを取り込まず、決定論的 API でフィン効率問題の採点やスクリプトによるフィン高さの一括ふるい分けを行います。

技術的な質問

直線く形フィン効率はどう計算しますか？

length L と fin_parameter m、または h・k・thickness（width 任意）を送ってください。API は η_f = tanh(m L_c)/(m L_c) を efficiency と efficiency_percent で返します。

tip_model convection は何をしますか？

補正長さ L_c = L + t/2 を使い、断熱先端の式で先端も対流する場合を近似します。この選択肢では thickness が必須です。

length が零のときはどうなりますか？

mL_c は零で効率は 1（100%）として返ります。負の length や正でない m は invalid_input で拒否され課金されません。

直線フィン効率計算の料金は？

ブラウザツールは無料です。API 要求は成功呼び出しごとに前払い KIT 残高から $0.002 です。無効入力は課金されません。

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