エネルギー管理士熱分野
条件を読む・根拠を説明する
直列伝熱の熱流量
条件を整理し、答えを選んでから解き方を確認しましょう。
平板の2層の厚さが0.10m・0.05m、熱伝導率が1.0・0.05W/(mK)。面積10m²、両端温度差22K、表面抵抗は無視。熱流量はどれか。
答え・解き方を読む
200W
図で見る
熱は各層の抵抗を順に通る
図を拡大して見る ↗定常一次元の直列伝熱では同じ熱流量が各層を通ります。各問題の層数・表面熱抵抗の有無に合わせて、存在する抵抗だけを足します。三つの箱は一般的な層の例です。
図は問題の関係を整理する模式図です。記号には各問題の数値を当てはめます。寸法・面積・時間の縮尺や、実施工の全条件は表していません。
考える順序
- 1面積当たり熱抵抗は0.10/1.0+0.05/0.05=1.1
- 2熱流量=面積×温度差/熱抵抗
- 310×22/1.1=200W
選択肢ごとの理由
- 正解 · 200W
面積当たり熱抵抗は0.10/1.0+0.05/0.05=1.1。熱流量=面積×温度差/熱抵抗。10×22/1.1=200W。
- 比較 · 220W
熱抵抗を1と仮定すると層の条件を反映できません。
- 比較 · 242W
熱抵抗は熱流量を求めるとき分母です。
- 比較 · 20W
面積10m²を掛ける必要があります。