自然対流熱伝達率は、対流の起こる面の形状と設置条件から係数と代表長さを決めて計算します。例えば、平板が鉛直に置かれた場合、鉛直面の2面の係数は0.56となります。また、平板が水平に置かれた場合、上面の係数は0.54、下面の係数は0.27と分けて考えます。このとき、上面の係数は下面の係数の2倍になっている点が興味深いかと思います。下面の係数が小さいのは、流体が浮力で上昇する自然対流の現象を遮ることになるためです。この係数には様々な値があり、実験によって導き出された値なので、実験者によって値が異なりますが、大きくは変わりません。右下のプリント基板上の部品は、約半世紀前の値ですが、その後更新する情報がありませんでしたので掲載しました。当時の部品は、今と比較して大きく、自己発熱がメインであったため、基板放熱が主の小型部品に適用したい場合は、誤差が非常に大きくなりますので、注意が必要です。10mm角以下の基板放熱がメインのチップ部品等の放熱量を概算する際は無償ツールなどを使用することをお勧めします。後述しますが、熱伝達率を大きくすることで、温度が下がります。では、平板を鉛直に置いた場合で、長手方向と短手方向のどちらを重力方向に向けた方が温度が下がるか考えてみましょう。鉛直に置いた平板の代表長さは、平板の高さです。これは、浮力が上方に向かってかかるため、温度境界層は下の方が薄く、上に向かって厚くなります。温度境界層は薄いほど、熱が逃げやすいので、短手方向を重力方向にした方が温度が下がります。これを式で覚えるのではなく、イメージで覚えておくと良いでしょう。また、この式を見ても分かる通り、温度の項があるので温度依存性が高いと言えます。
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