令和元年度 技術士一次試験 機械部門択一(26)壁面からの熱流束

令和元年度 技術士一次試験 機械部門択一問題の解答解説です。

技術士一次試験だけでなく、JABEE認定大学の機械工学科の皆さんにも活用できる内容になっていると思います。

お役に立てれば幸いです。

JABEE ｜一般社団法人 日本技術者教育認定機構｜世界で通用する技術者」になるための学びが、ここに。 から引用

技術者を育成する教育プログラムを「技術者に必要な知識と能力」「社会の要求水準」などの観点から審査し、認定する非政府系組織です。“教育プログラム”は認定の対象とする教育の主体のことで、通常、工学・農学・理学系の学科あるいは学科内のコースに対応します。

中略

• 認定プログラムの修了生は、国家資格である技術士の第一次試験が免除されます。

 

問題26 下図に示すように、一定温度T1の熱源の表面に壁が設置されており、その壁の表面が温度T2の外気にさらされている。壁の厚さをL、熱伝導率をk、壁表面での熱伝達率をhとするとき、定常状態において熱源から外気に伝わる熱流束として最も適切なものはどれか。

技術士会問題抜粋

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技術士会の正答は、①でした。

 

熱流束をq、壁表面の温度をTxと仮定すると、　

　q＝（T1－Tx）×k/L

　q＝（Tx－T2）×h

変形して、

　q/h＋T2＝Tx

上の式に代入して、

　q＝（T1－q/hーT2）×k/L

　  ＝（T1－T2) ×k/Lー q/h ×k/L

　q＋ q/h ×k/L ＝（T1－T2) ×k/L

　q（1＋1 /h ×k/L） ＝（T1－T2) ×k/L

　q （1＋1 /h ×k/L） ×L/k ＝ （T1－T2)

　q （ L/k ＋1 /h ）  ＝ （T1－T2) 　 

　q（Lh/hk＋k/hk）  ＝ （T1－T2) 　 

　q｛（Lh＋k）/hk｝  ＝ （T1－T2) 　

　q＝ kh／ （Lh＋k）・（T1－T2) 　

 

と解答①に一致しましたね。

 

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。