フィンと熱伝達率

 管材は、厚みが薄く by EchoLand+

 『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<8次:P77右 (6.3 伝熱面積が内外で異なる壁面で隔てられた流体間の熱交換)>「フィン効率」の計算式の意味を問われるようになった。

 ここでは、「フィン」「フィン効率」に関した問題です。

 まずは、図を見ながら下の問を解いてみてちょうだい。

・熱通過抵抗は、固体壁の高温側および低温側の熱伝達抵抗と固体壁の熱伝導抵抗より構成されている。凝縮器や蒸発器の伝熱管では、管材の熱伝導率の値が大きく、かつ、薄い金属であるので、それの熱伝導抵抗は小さく、管内外面の熱伝達抵抗が主として伝熱量を支配している。 H22ga/04 答え

【◯】 長い問題文だけど、フィン付けたりする論拠になる文章なんだね。
 テキスト<8次:P77 (6.3 伝熱面積が内外で異なる壁面で<略>)>を読んで、イメージしてみましょう。

 ぇっと、伝熱管は、熱伝導率(λ)の大きい材料を使い、なおかつ薄いので、熱伝導抵抗が小さい。よって、管内外面の(冷媒や空気の)熱伝達抵抗がおもに(主として)伝熱量に関係する(を支配している)。 と、いうことだけどイメージできたかな?

・伝熱面積が内外で異なる壁面で隔てられた流体間の熱交換における熱通過抵抗は、固体壁の高温側および低温側の熱伝達抵抗と固体壁の熱伝導抵抗より構成されており、これらのうち、とくに熱抵抗の値の小さいものが、熱通過抵抗に対して支配的となる。 H23ga/04 答え

【×】  とくに熱抵抗の値の大きいものが、
テキスト<8次:P77 (6.3 伝熱面積が内外で異なる壁面で<略>)> お経を読んでいるような長い問題。でも、落ち着いてよく読めば分かる(テキスト一度読んでないとダメだろうけど)  頑張れー。

・固体壁で隔てられた流体問の熱通過抵抗は、固体壁の高温側および低温側の熱伝達抵抗と固体壁の熱伝導抵抗より構成されている。凝縮器や蒸発器の伝熱管では、管材は、厚みが薄く、熱伝導率の値が大きいので、熱伝導抵抗は小さく、管内外面の熱伝達抵抗が主として伝熱量を支配している。 H29ga/04 答え

【◯】 この問は、フィンやフィン効率への伏線となる問題です。よく読んでイメージしましょう。テキストは<8次:P77右 (6.3 伝熱面積が内外で異なる壁面で隔てられた流体間の熱交換)
 【雑感】

 学識は計算問題を逃し合格スレスレの受験者においては、この問4伝熱がキモでしょう。これを落とすと不合格かも...。テキストの計算式を問うものが出題されます。

フィン

 テキスト<8次:P77右 (6.3 伝熱面積が内外で異なる壁面で隔てられた流体間の熱交換)>前半からの出題です。

・熱交換器の伝熱管では、熱伝達率の大きな流体側にフィンをつけて伝熱面積を増大する。 H13ga/04 答え

【×】 テキスト<8次:P77右中チョと下辺り>

  熱交換器の伝熱管では、熱伝達率の小さな流体側にフィンをつけて伝熱面積を増大する。

・伝熱管では、熱伝達率の大きな流体側にフィンを付けて、伝熱面積を増大する。 H17ga/04 答え

【×】 ちついて、問題をよく読んで、ひっかからないように…。テキスト<8次:P77右中チョと下辺り>

  伝熱管では、熱伝達率の小さな流体側にフィンを付けて、伝熱面積を増大する。

フィン効率

フィン効率用説明図 by EchoLand+

 フィン効率ηは、テキスト<8次:P77右下~P78(6.18式) (6.3 伝熱面積が内外で異なる壁面で隔てられた流体間の熱交換)>です。

フィン効率用説明図 by EchoLand+

 この式を、文章にしたものが問われます。

・フィン効率は、フィンの全表面がフィン根元温度に等しいと仮定したときの、フィン部の伝熱量に対する実際のフィンの伝熱量の比である。 H24ga/04 答え

【◯】 テキスト<8次:P78左上の数行>に、ズバリ的。…「頑張ってください!」としか言いようがない。

ぇっと、
  フィン効率は、フィンの全表面がフィン根元温度に等しいと仮定したときの、フィン部の伝熱量(tf1-twm)に対する実際のフィンの伝熱量(tf1-tw1)の比((tf1-twm)/(tf1-tw1))である。

・フィン効率は、フインの全表面がフイン根元温度に等しいと仮定したときのフイン部の伝熱量に対する、実際のフインの伝熱量の比である。 H30ga/04 答え

【◯】 これ理屈を抜きに一文を覚えたほうが良いかも。いや、ぼやけた理屈とイメージかな。

・フィン効率は、フィンの全表面がフィン根元温度に等しいと仮定したときの、フィン表面から奪われる熱量に対する、実際にフィン表面から奪われる熱量の比である。 R01ga/04 答え

【◯】 今のところ【◯】問題しかないです。【×】問題はどんなふうになるのでしょう、楽しみですね(汗。

ぇっと、
  フィン効率は、フィンの全表面がフィン根元温度に等しいと仮定したときの、フィン表面から奪われる熱量(tf1-twm)に対する、実際にフィン表面から奪われる熱量(tf1-tw1)の比((tf1-twm)/(tf1-tw1))である。

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修正・訂正箇所履歴

【2016/07/18 新設】(← 履歴をここに作った日

  • 「学識」問7(熱交換器・運転状態)の問題は、「熱交換器」ページへお引っ越し。(2017/03/12)
  • 8次改訂版へ対応修正した。(2017/03/18)
  • 文章見直し。(2019(R1)/09/20)
  • 見出しを「熱伝達率」→「フィンと熱伝達率」に変更。「フィン」「フィン効率」を追加。文章見直し。(2019(R1)/12/22)

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【参考文献・リンク】

  • SIによる初級受検テキスト:日本冷凍空調学会
  • 上級受検テキスト(SIによる上級受検テキスト):日本冷凍空調学会
  • 冷凍機械責任者(1・2・3冷)試験問題と解答例(13):日本冷凍空調学会
  • 第3種冷凍機械責任者試験模範解答集 :電気書院
  • 第1・2種冷凍機械責任者試験模範解答集 :電気書院

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