熱伝導
1.
熱伝導率が1W/(m･K)で厚さ200mmの耐水レンガと、熱伝導率が0.1W/(m•K)で厚さ100mmの断熱材を積層した炉壁がある。この炉壁の定常時の耐火レンガの内面温度が1000°C、断熱材の外面温度が40°Cであった場合、耐火レンガと断熱材の境界面の温度(°C)として最も近い値はどれか。ただし、耐火レンガと断熱材の接触熱抵抗は無視する。
- ⑴200
- ⑵360
- ⑶680
- ⑷840
- ⑸920
正解！
不正解！
⑷840
フーリエの法則より
λ1{(T1-T2)/L1}=λ2{(T2-T3)/L3)
与えられた条件より
1{(1000-T2)/0.2}=0.1{(T2-40)/L3}
T2=840
2.
材質の異なる二層平板からなる炉壁がある。炉壁の内側の平板の厚みは10cm、外側の平板の厚みは20cmで、熱伝導率はそれぞれ1W/(m•℃)と4W/(m•℃) である。炉壁の内面温度が1,050℃、外面温度が150℃で定常状態にあるとき、二層平板の接触面の温度(℃)として最も近い値は、次の(1)~(5)のどれか。ただし、接触熱抵抗はないものとする。
- ⑴250
- ⑵450
- ⑶600
- ⑷750
- ⑸950
正解！
不正解！
⑵450
フーリエの法則より
λ1×(T1-T2)/L1 = λ2(T2-T3)/L2
1×(1050-a)/0.1 = 4×(a-150)/0.2
a=450
放射率
3.
温度727℃の平面壁Aと放射率1.0で27℃での平面壁Bが、狭い間隔で平行に設置され、それぞれ一定温度に保たれている。平面壁間の放射による熱流束が28.3kW/m^3のとき、平面壁Aの放射率として最も近い値はどれか。ただし、ステファン・ボルツマン定数は5.67×10^-8W/(m^2･K^4)とし、吸収率は放射率と同じとする。
- ⑴0.1
- ⑵0.3
- ⑶0.5
- ⑷0.7
- ⑸0.9
正解！
不正解！
⑶0.5
キルヒホッフの法則を用いる
28300=ε×1.0×5.67×10^-8× (273+727)^4+(273+27)^4 / (ε+1.0-ε×1.0)
ε≒0.5
熱通過率
4.
平板で隔てた燃焼ガスと水の間の伝熱において、平板の厚さと熱伝導率をそれぞれ25mm、50W/(m•℃)、ガス側と水側の熱伝達率をそれぞれ250W/(m^2•℃)、2,000W/（m^2•℃)としたとき、総括伝熱係数{W/ (m^2•℃)}として最も近い値は、次の(1)～(5)のどれか。
- ⑴100
- ⑵150
- ⑶200
- ⑷250
- ⑸300
正解！
不正解！
⑶200
1/V=1/(1/h1+L/k+1/h2)
1/V=1/(1/250+0.025/50+1/2000)
1/V=0.005
V=200
5.
厚さ50mm、熱伝導率1.2W/(m•K)のコンクリート壁に囲まれた部屋がある。この壁と室内空気との問の熱伝達率が10W/(m^2•K)、壁と外気との間の熱伝達率が25W/(m^2•K)であるとき、コンクリー卜壁の熱通過率(W/(m^2•K))として、最も近い値はどれか。
- ⑴0.02
- ⑵0.04
- ⑶0.23
- ⑷2.50
- ⑸5.50
正解！
不正解！
⑸5.50
K=1 / (1/10+0.05/1.2+1/25)
=5.50 w/m^2•K
6.
平板で隔てた燃焼ガスと水の間の伝熱において、燃焼ガス温度920°C、水温度120°C、平板の厚さ10mm、平板の熱伝導率48W/(m•K)、燃焼ガス側の熱伝達率480W/(m•K)、水側の熱伝達率4800W/(m•K)のとき、平板面積1m^3を通過する熱流束(kW/m^3)の値として最も近い値はどれか。
- ⑴20
- ⑵40
- ⑶80
- ⑷160
- ⑸320
正解！
不正解！
⑸320
熱通過率V
1/V=(1/h1+L/k+1/h2)×{1/(T1-T2)}
h:熱伝達率、k:熱伝導率
V=320