古賀恭一郎の日記

技術士一次、二次試験についていろいろ書いていきたいと思います。

平成30年度 技術士一次試験 機械部門択一(27)

平成31年の試験に向け、平成30年度 技術士一次試験 機械部門択一問題の解答解説っぽいことを続けてみます。
 
問題27 庫内温度が-3.0℃の冷凍庫から,熱電素子冷却装置を用いて,気温27.0℃の周囲環境へ, 72Wの熱が放熱できるものとする。このとき必要となる最小電力に最も近い値はどれか。 
① 0.80W
② 7.2W
③ 8.0W
④ 72 W
⑤ 80 W
 
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技術士会の正答は、③でした。
 
熱電素子冷却装置(ペルチェ素子?)の最大効率を、逆カルノーサイクルと見立てると、最大効率εCarnotは、
 εCarnot=Tc/(Th-Tc)
ここで、
 Th=273+27=300K
 Tc=273-3=270K
を代入すると、
  =270/30=9 
 
さらに、効率を表す式は、
 εCarnot=Q/P
  P=Q/εCarnot
ここで、Pが電力消費量、Qが放熱量ですね。
 
  =72/9=8.0W 
と解答と一致しましたね。
 
 
ペルチェ素子の最大COPから計算するのかと思い四苦八苦しましたが、基本に戻ればよかったんですね。小手先の知識で何とかするのでは無く、技術的な課題が発生した場合は常に基本・原則に立ち帰ると良い結果を導けるといういい経験でした。
 
一次試験は、とにかく過去問を繰り返し解くことが、合格への近道です。
頑張ってください。