令和元年度 課目Ⅱ 問題7-7～11,A～Fの解説

令和元年度

課目Ⅱ 問題7-7～11,A～Fについて解説します。

問題文は、最小限の簡略化した

記載に留めますので、

参考書や過去問をご覧になりながら

解説を見ていただくことをお勧めします。

※過去問は以下のURL先から無料で
ダウンロードできます。

https://www.eccj.or.jp/mgr1/test_past/index.html

【問題7-7】

両平面を黒体として扱える場合、

公式より放射伝熱量(Qb)はQb＝σA(Ta⁴-Tb⁴)で求めることができる。

(Qb=黒体の場合の放射伝熱量、σ＝ｽﾃﾌｧﾝﾎﾞﾙﾂﾏﾝ定数

A=面積、T＝温度)

題意より放射伝熱量Qbは、

Qb＝σA(T1⁴-T2⁴)となる。

【問題7-8】

両平面を灰色体として扱える場合、

公式より放射伝熱量(Qb)はQb＝σA(Ta⁴-Tb⁴)÷{(1/εa)+(1/εb)-1で求めることができる。

(Qg=灰色体の場合の放射伝熱量、σ＝ｽﾃﾌｧﾝﾎﾞﾙﾂﾏﾝ定数

A=面積、T＝温度、ε＝射出率(放射率))

題意より、放射伝熱量Qgは

Qg＝{σA(T1⁴-T2⁴)}÷{(1/ε1)+(1/ε2)-1}で求めることができる。

【問題7-9】

二つの壁面間に平行に金属板を挿入したときの放射伝熱量Qgiは、

Qgi＝{σA(T1⁴-T2⁴)}÷{(1/ε1)+(1/ε2)＋(2/ε3)-2}

 (金属板を挿入したことにより、分母に1/ε3+1/ε3-1が加わる。)

【問題7-10】

 Qgi＝{σA(T1⁴-T2⁴)}÷{(1/ε1)+(1/ε2)-(2/ε2)-2}より

挿入金属板の放射率εを低下させると、放射伝熱量は減少する。

【問題7-A】

公式Q=mcΔＴより交換熱量Qは、

Q=mc×cc×(Tco-Tci)=0.152×4.18×(84.5-25.5)=37.48=37.5kW

(mc=低温流体の質量流量、Cc=低温流体の比熱、

Tco＝低温流体の出口温度、Tci＝低温流体の入口温度) 

【問題7-B】

公式Q=mcΔＴより、

Q＝mh×ch×(Thi-Tho)

⇒Tho=Thi-Q/(mhch)

⇒Tho=Thi-Q/(chmh)=94.5-{37.48/(2.05×0.990)}=76.03=76.0℃

(mh=高温流体の質量流量、ch=高温流体の比熱、

Tho＝高温流体の出口温度、Tci＝高温流体の入口温度) 

【問題7-C】

低温流体側の温度効率ηcは、

ηc=(Tco-Tci)/(Thi-Tco)=(84.5-25.5)/(94.5-25.5)=0.8550=85.5%

【問題7-D】

熱容量流量は質量流量×比熱なので、

高温流体の熱容量流量Chは、

Ch=mh×ch=2.05×0.990=2.029kW/K=2.03×10³W/K

(mh=高温流体の質量流量、ch=高温流体の比熱) 

【問題7-E】

低温流体の熱容量流量Ccは、

Cc=mc×cc=4.18×0.152=0.6353kW/K=6.35×10²W/K

【問題7-11】

この熱交換器の交換可能な最大熱容量Qmaxは、

熱容量流量の小さい流体の熱容量流量から求められる。

【問題7-F】

エネルギー効率εは、

ε＝Qc/Qmax

=(Cc/Cmin)×ηc

=(0.6353/0.6353)×0.8550

=0.8550=85.5%

以上、
課目Ⅱ 問題7-A～Eの解説でした。