平成29年度 課目Ⅳ 問題15-A~Dの解説
課目Ⅳ 問題15-A~Dについて解説します。
問題文は記載しませんので、
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15-A】
高温流体側の交換熱量Qhは、
公式Q=mCΔTより、
Qh=mh×Cph×(Th1-Th2)
=2×4×(90-45)=360kW
(mh=高温流体の質量流量、Cph=高温側の比熱、
高温流体の入口温度=Th1、高温流体の出口温度=Th2)
【問題15-B】
低温流体側の交換熱量Qcは高温流体側の交換熱量Qhと等しい。
Qc=Qh=360kw(問題15-Aで導出)
公式Q=mCΔTより、
Qc=mc×Cpc×(Tc2-Tc1)
⇒Tc2={Qc/(mc×Cpc)}+Tc1
Tc2={360/(5×2)}+20=56.0℃
低温側流体の温度効率は公式より、
ηc=ΔTc/(Th1-Tc1)※1
(ηc=低温側温度効率、ΔTc=低温側入口から出口の温度差、
高温流体の入口温度=Th1、低温流体の入口温度=Tc1)
⇒ηc=(Tc2-Tc1)/(Th1-Tc1)
=(56-20)/(90-20)=0.5142=51.4%
※1の意味は低温側流体の温度効率=低温側入口から出口の温度差÷最大温度差(高温側入口温度ー低温側入口温度)である。
同様にしてηh=ΔTh/(Th1-Tc1)を求めることもできる。
【問題15-C】
交換可能な熱交換量Qmaxは、
Th2=Tc1になったときに実現される。
公式Q=mCΔTより、
Qh=mh×Cph×(Th1-Th2)
⇒Th2=Tc1のとき、Qh=Qmaxとなるので、
Qmax=mh×Cph×(Th1-Tc1)
Qmax=2×4×(90-20)=560kW
エネルギー効率ηは公式より、
ηe=Qh/Qmax
=360/560=0.6428=0.643=64.3%
【問題15-D】
高温側流体の温度効率は公式より、
ηh=ΔTh/(Th1-Tc1)
(ηh=高温側温度効率、ΔTh=高温側入口から出口の温度差、
高温流体の入口温度=Th1、低温流体の入口温度=Tc1)
高温流体の温度効率ηhが55%となるときの
Th2の温度を求める。
⇒ηh=(Th1-Th2)/(Th1-Tc1)≧0.55
Th2=Th1-{0.55×(Th1-Tc1)}=90-0.55×(90-20)=51.5℃
よって、Th2=51.5℃以上で清掃に着手すればよい。
以上、
課目Ⅳ 問題15-A~Dの解説でした。