平成25年度機械問17

伝熱に関する次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a)　直径

1 \ \mathrm {[m]}

，高さ

0.5 \ \mathrm {[m]}

の円柱がある。円柱の下面温度が

600 \ \mathrm {[K]}

，上面温度が

330 \ \mathrm {[K]}

に保たれているとき，伝導によって円柱の高さ方向に流れる熱流

\mathrm {[W]}

の値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，円柱の熱伝導率は

0.26 \ \mathrm {[W / \left( m\cdot K\right) ]}

とする。また，円柱側面からの放射及び対流による熱損失はないものとする。　(1)　

45

　　(2)　

110

　　(3)　

441

　　(4)　

661

　　(5)　

1630

(b)　次の文章は，放射伝熱に関する記述である。すべての物体はその物体の温度に応じた強さのエネルギーを

\fbox {　 （ア） 　}

として放出している。その量は物体表面の温度と放射率とから求めることができる。いま，図に示すように，面積

A_{1} \ \mathrm {[m^{2}]}

，温度

T_{1} \ \mathrm {[ \ \fbox {　 （イ） 　} \ ]}

の面

\mathrm {S}_{1}

と，面積

A_{2} \ \mathrm {[m^{2}]}

，温度

T_{2} \ \mathrm {[ \ \fbox {　 （イ） 　} \ ]}

の面

\mathrm {S}_{2}

とが向き合っている。両面の温度に

T_{1} \ ＞ \ T_{2}

の関係があるとき，エネルギーは面

\mathrm {S}_{1}

から面

\mathrm {S}_{2}

に放射によって伝わる。このエネルギー流量(

1

秒当たりに面

\mathrm {S}_{1}

から面

\mathrm {S}_{2}

に伝わるエネルギー)

\mathit {\Phi } \ \mathrm {[W]}

は

\mathit {\Phi }=\varepsilon \sigma A_{1}F_{12}\times \fbox {　 （ウ） 　}

で与えられる。ここで，

\varepsilon

は放射率，

\sigma

は

\fbox {　 （エ） 　}

，及び

F_{12}

は形態係数である。ただし，

\varepsilon

に波長依存性はなく，両面において等しいとする。また，

F_{12}

は面

\mathrm {S}_{1}

，面

\mathrm {S}_{2}

の大きさ，形状，相対位置などの幾何学的な関係で決まる値である。問題画像

上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

\begin{array}{ccccc} & （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） \\ \hline (1) & 電磁波 & \mathrm {K} & \left( T_{1}-T_{2}\right) & プランク定数 \\ \hline (2) & 熱 & \mathrm {K} & \left( {T_{1}}^{4}-{T_{2}}^{4}\right) & ステファン・ボルツマン定数 \\ \hline (3) & 電磁波 & \mathrm {K} & \left( {T_{1}}^{4}-{T_{2}}^{4}\right) & ステファン・ボルツマン定数 \\ \hline (4) & 熱 & \mathrm {℃} & \left( T_{1}-T_{2}\right) & ステファン・ボルツマン定数 \\ \hline (5) & 電磁波 & \mathrm {℃} & \left( {T_{1}}^{4}-{T_{2}}^{4}\right) & プランク定数 \\ \hline \end{array}

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正解：(2)

(b) の解答を表示する (b) の解答を非表示にする

正解：(3)

出典：平成25年度第三種電気主任技術者試験　機械科目

電熱 ★★★★☆

平成25年度 機械 問17