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熱伝による熱移動(P57~P58)

熱伝導
 個体壁の高温端から低温端への熱移動

固体壁内の熱移動(温度分布)

 Φ = λ・A(Δt(デルタ) 「kW」
  Δt = t1 - t2 (K)

『初級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<8次:P57 (5.1)式

 3種冷凍は、公式を用いた計算問題は出題されないので覚える必要はない。
 式を見ながら  温度差   正比例   反比例 等の意味を考え理解を深めるのが良いでしょう。

熱伝導P57

・熱伝導とは、固体内を高温端から低温端に向かって熱が移動する現象である。 H10/02

・固体の高温部から低温部への熱の移動する現象を、熱伝導という。 H14/02 答え

【両方 ◯】 テキスト<8次:P57  (5.1.1 熱伝導による熱の移動)>の冒頭にズバリ的。 熱伝導・熱伝達・熱放射(熱ふく射)の違いを勉強しよう、次から次へと引っ掛け問題が…。

・熱伝導とは、固体壁の表面とそれに接して流れている空気や水などの流体との間の伝熱作用をいう。 H17/02 答え

【×】 これは、熱伝のことを言っている。テキスト<8次:P58 (5.1.2 対流熱伝達による熱移動)>の冒頭。 熱伝導と熱伝達の違いをテキストを良く読んで頭の中でイメージしてみよう。

・熱伝達とは、物体内を高温端から低温端に向かって、熱が移動する現象をいう。 H17/02 答え

【×】 この問題は、あえてココに置く。
 ほら、同じ年の問題に、熱伝導と熱伝達。読み間違いに注意すべし。

・熱伝導は、固体内の低温端から高温端へ熱が移動する現象である。 H24/02 答え

【×】 ぅむ、間違いです。熱は低温から高温へは移動しない。高温端から低温端へ移動ス。うっかり引っかからないように。

・定常な状態において、均質な固体内の熱の流れの方向の温度分布は、直線状となる。 H25/02 答え

【◯】 「固体内の熱の流れ」なので、熱伝導のことを問われている。
 テキスト<8次:P57  (図5.1)>を見ながら一読すれば大丈夫でしょう。(ちなみに、温度分布の問題は平成12年からのデータ上では初。)

・固体内を高温端から低温端に向かって熱が移動する現象は、熱伝導と呼ばれている。 H28/02 答え

【◯】 ぅむ。 テキストでは「固体内」ではなく「物体内」と記されているが、同じことと思う。テキスト<8次:P57  (5.1.1 熱伝導による熱の移動)>の冒頭。

・固体内を高温端から低温端に向かって熱が移動する形態は、熱伝導である。 H29/02 答え

【◯】 H28年度と同等のサービス(2年続いたので)問題。

※ 参考)「H28年度は「現象」、H29年度は「形態」が違う。」と、疑問に思った方へ。
テキスト<8次:P57  (5.1 熱の移動)>表題から5行目に  熱の移動には熱伝導,熱伝達,熱放射(熱ふく射)の三つの形態がある と、記されている。ま、どっちでもいいですね。


熱伝導率P57~P58

 熱伝導率とは、なんぞや。値が小さい大きいとどうなるか。一度テキスト<8次:P57下から4行目~P58>を読めば大丈夫でしょう。

・フルオロカーボン冷凍装置の熱交換器の伝熱管に銅管を用いているのは、銅管の熱伝導率が小さく、熱が流れやすいためである。 H10/02 答え

【×】 熱伝導[kW/(m・K)]は、熱の流れやすさを表す。なので、「銅管の熱伝導率が大きく、熱が流れやすいためである。」で、正解となる。テキスト<8次:P57 ((5.1)式)>下の行を読みましょう。
ちなみに、熱伝導抵抗は熱の流れにくさを表す。(k/kw)
 ※ 参考)   銅管 と  鋼管 字が似ているので間違えないように。

・熱伝導率の値が大きい材料は、防熱材として使用される。 H15/02 答え

【×】 熱伝導率が大きいと言うことは、熱が流れやすいので防熱材としては使えない。意味を知って入れば感覚的にわかるだろう。テキスト的には<8次:P58 (表5.1 熱伝導率)>の表から読み解くしかないだろう。ま、一度じっくり見ておくと良いかも…。

・固体壁の両側を流れている流体間の伝熱量は、固体壁の熱伝導率に正比例する。 H18/02 答え

【×】 間違っちゃいました?これは、ココまでしなくてもいいんじゃないの!と、思うぐらいの嫌らしい問題だと思う(チョットね問題・・・失礼)
【続き】

固体壁の両側を流れている流体間のことを問うているので、「固体壁の熱伝導率」じゃなくて、固体壁の熱伝導率と両側の流体の熱伝達率を含めた全体の係数、つまり、 熱通過率(K)に正比例する…嫌らしいね。でも、頑張ろう。テキスト<8次:P57(熱伝導率λについて)>と<8次:P60(熱通過率K)>をよく読んでね。

・固体壁表面での熱交換による伝熱量は、伝熱面積、固体壁表面の温度と周囲温度との温度差および比例係数の積で表されるが、この比例係数のことを熱伝導率という。 H22/02 答え

【×】 ひ、引っ掛かりませんでしたか?
 表面ですから、なんらかの流体と接しているはずです。熱伝率です。 この問題は熱伝達(率)ページにも置いておきましょう。

【続き】

テキスト<8次:P59>の、Φ=α(tw-tf)A=αΔtA の式は覚えなくても良いが、式の意味を問うている、と同時に、熱伝導率λと熱伝達率αの違いも問うている、さらに同時に、慌て者かどうか問うている。問題文は、よく読もう。

・ポリウレタンフォームは、鉄や銅のような金属と比べて熱伝導率が小さく、断熱材として使用される。 H25/02 答え

【◯】 ぉっと、具体的な材料が出題された…。
 テキスト<8次:P58 (表5.1 熱伝導率)>の表を、つらりつらりと眺めておくしかないでしょう。  でも、この問題は金属と断熱材の比較だからなんとなく分かりますよね。

・常温、常圧において、鉄鋼、空気、グラスウールのなかで、熱伝導率の値が一番小さいのはグラスウールである。 H26/02 H30/02 答え

【×】 ぅ~ん、平成25年に引き続きか…。ポイントは、グラスウールと空気の比較だよね。テキストを熟読してあればよいだろうけど、どうだろう、一般常識かな? 感覚ではわからないなぁ。
 銅が一番大きく、空気が一番小さいとおぼえておけばいいのかなぁ。合格率19.0%、魔のH26年度の一端が伺えるよね。 ま、健闘を祈る。頑張ってください。

 ─── 追記 ───
 平成30年度にもコピペ状態で出題された。テキスト<8次:P58 (表5.1 熱伝導率)>の伝導率比較表を、ツラリツラリではなくジックリ眺めておく必要があるかもしれない。

・常温、常圧において、水あか、グラスウール、鉄鋼、空気のなかで、熱伝導率の値が一番小さいのは空気である。 R01/02 答え

【◯】 祝!令和初「熱伝導率」問題。 ぅ~ん!  空気が一番小さい を覚えておいてよかった!ですね。


熱伝導抵抗P58

・熱伝導抵抗は、熱が固体内を流れるときの流れやすさを表す。 H10/02 答え

【×】 流れにくさを表す。テキスト<8次:P58 ((5.2)式)>下の行。

・物体内を高温端から低温端に向かって熱が移動する現象を熱伝導抵抗という。 H19/02 答え

【×】   熱伝導 と  熱伝導抵抗 の違いを問うている。勉強している人は楽勝でしょう。熱は引っ掛けどころ満載だ、めげずに頑張ろう!

・熱伝導抵抗は、固体壁の厚みをその材料の熱伝導率と伝熱面積の積で除したものであり、この値が大きいほど物体内を熱が流れやすい。 H27/02 答え

【×】 抵抗ですから、大きいほど流れにくいのです。
   固体壁の厚みをその材料の熱伝導率と伝熱面積の積で除したもの これは正しい。テキスト<8次:P58 ((5.2)式)>の、  δ/λA
 固体壁内の熱移動(温度分布) Φ=Δt/(δ/λA)

 03/03/14 05/03/11 07/03/11 08/04/13 11/06/15 12/05/27 13/05/07 14/06/21 15/06/10 16/08/13 17/11/20 19/11/15 20/12/26 21/12/04

 『SIによる 初級 冷凍受験テキスト』7次改訂版への見直し、済。(14/06/18)
 『初級 冷凍受験テキスト』8次改訂版への見直し、済。(20/04/27)

修正・訂正箇所履歴

【2016/05/09 新設】

  • 挿絵を挿入及び文章見直し。(2019(R01)/07/14)
  • テキスト8次改訂版(R01(2019)-11月改訂)へ対応、および、文章を見直し。(2020(R02)/04/26)
  • 少々文章見直し。(2020(R02)/12/26)
  • 問題文の分類、解説文などの見直し。(2021(R03)/12/04)

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【参考文献】

  • 初級 受検テキスト(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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