1級管工事施工管理技士 過去問
令和2年度(2020年)
問8 (問題A 問8)

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問題

1級 管工事施工管理技術検定試験 令和2年度(2020年) 問8(問題A 問8) (訂正依頼・報告はこちら)

伝熱に関する記述のうち、適当でないものはどれか。
  • 等質な固体壁内部における熱伝導による熱移動量は、その固体壁内の温度勾配に比例する。
  • 自然対流は、流体の密度の差により生じる浮力により、上昇流や下降流が起こることで生じる。
  • 物体から放出される放射熱量は、その物体の絶対温度の4乗に比例する。
  • 固体壁表面の熱伝達率の大きさは、固体壁表面に当たる気流の影響を受けない。

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この過去問の解説 (3件)

01

伝熱に関する記述の問題です。

選択肢1. 等質な固体壁内部における熱伝導による熱移動量は、その固体壁内の温度勾配に比例する。

適当です。

ここでおさえておくのは、「等質な固体壁内部」なら「熱移動量」は「温度勾配に比例」する、

ということです。

選択肢2. 自然対流は、流体の密度の差により生じる浮力により、上昇流や下降流が起こることで生じる。

適当です。

やかんで湯を沸かすときに温まった水は上に上昇します。それは対流によるものです。

本文のとおり、自然対流は、流体の密度の差により生じる浮力により、上昇流や下降流が起こることで生じます。

選択肢3. 物体から放出される放射熱量は、その物体の絶対温度の4乗に比例する。

適当です。

これは本文そのものをおさえておいてください。

物体から放出される放射熱量は、その物体の絶対温度の4乗に比例します。

選択肢4. 固体壁表面の熱伝達率の大きさは、固体壁表面に当たる気流の影響を受けない。

適当ではありません。

固体壁表面に当たる気流の影響はおおいに受けます。

壁表面にあたる風速が大きいほど大きくなります。

つまりは速く冷めるということです。

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02

正解は 4 です。

熱伝達率の大きさは、対流、伝導、輻射を含んだ値をいいます。

個体表面の流速(風速)によって異なりますので

気流の影響を受ける。が正解となります。

1 記述の通りです。

2 記述の通りです。

3 記述の通りです。

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03

伝熱に関する問題です。

選択肢1. 等質な固体壁内部における熱伝導による熱移動量は、その固体壁内の温度勾配に比例する。

問題文内容の通りです

 

異なる温度の物体が隣接している時に、高温の物質から低温の物質に熱エネルギーが伝わる熱移動現象が、熱伝導です。

物体を等質な壁として、熱伝導の移動熱量Qは、次の式で表されます。

 

Q=λ×((θ1-θ2)/d)×A×τ

λ:熱伝導率、θ1:高温壁温度、θ2:低温壁温度、d:壁厚さ、A:壁表面積、τ:時間

1-θ2)/d:温度勾配

選択肢2. 自然対流は、流体の密度の差により生じる浮力により、上昇流や下降流が起こることで生じる。

問題文内容の通りです

 

流体の一部が暖められると膨張して密度を小さくして上昇し、変わって周囲の温度の低い流体が流れ込むといった現象が、対流です。

熱現象としての浮力による対流は、自然対流による熱伝達と言えます。

選択肢3. 物体から放出される放射熱量は、その物体の絶対温度の4乗に比例する。

問題文内容の通りです

 

放射は、物体が電磁波の形で熱エネルギーを放出・吸収する現象です。

私たちの周囲で起こる熱エネルギーの放射は、赤外線による熱の放射で、波長が0.8~400㎛です。放射による熱量Qは、物体の温度と表面の性質によるもので、物体の温度の4乗に比例します。

 

Q=ε1・ε2・σ・(T14-T24)・A1・F12・τ

ε:放射率、σ:ステファンボルツマン定数、T:面の絶対温度、A:面面積、F12:面1より面2をみた形態係数、τ:時間

選択肢4. 固体壁表面の熱伝達率の大きさは、固体壁表面に当たる気流の影響を受けない。

固体壁表面の熱伝達率の大きさは、固体壁表面に当たる気流の影響を受ける

 

固体壁と壁に接する流体間の伝熱は、対流の他に放射伝導が重なった複雑な熱の移動現象で、これらの熱の伝熱過程を一括したものが、熱伝達です。

 

熱伝達量は、次の式で求められます。

Q=α・(θ-t)・A・τ

α:熱伝達率、θ:固体表面温度、t:周囲流体温度、A:固体表面積、τ:時間

 

αは、固体表面の形状・寸法・傾き、流体の物性値・流速に依存し、対流・放射・伝導に関わる全ての影響を包括した電熱特性値です。

 

表面位置と熱流方向による熱伝達率

表面位置熱流方向α [W/(m2・K)]
水平上向き9.26
傾斜45°上向き9.08
垂直水平8.29
傾斜45°下向き7.49
水平下向き6.13

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