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エネルギー管理士試験 科目Ⅰ 問題と解説 出題傾向10

エネルギー管理士科目Ⅰ

科目Ⅰエネルギー総合管理及び法規より「エネルギー管理技術の基礎」問題の解答と解説です。

問題3の計算問題を過去の問題から解説していきます。

熱交換

ステファン・ボルツマン

熱抵抗

放射エネルギー

参考 ECCJ省エネルギーセンター エネルギー管理士 過去の試験問題

エネルギー管理技術の基礎

公式 一覧

熱通過量Q=比例定数K×(高温側温度tf1−低温側温度tf2)/壁の厚さt

比例定数Kは熱伝導率(W/(m・K))

熱損失量q=熱伝達率h×(高温側温度tf1−低温側温度tf2)

熱伝達率h(W/(m・K))

放射強度I=放射率ε×ステファンボルツマン定数σ×絶対温度T^4

熱抵抗Rc=(高温側温度tf1−低温側温度tf2)/熱流束q

1/K=1/α1+1/α2+d/ρ

K 熱通過率  α1 温風が壁へ熱を伝える時の熱伝達率 α2 壁が冷風へと熱を伝える時の熱伝達率  d 壁の厚さ  ρ 壁の熱伝導率

令和5年度 問題3(7)熱交換の計算

解説と解答

熱通過量Q=比例定数K×(高温側温度tf1−低温側温度tf2)/壁の厚さt

比例定数Kは熱伝導率(W/(m・K))

40×10^3=25/20×10^−3×(100−tf2)

40×10^3×20×10^−3/25−100=−tf2

−68=−tf2 tf2=68

単位であるmm、W/(m・K)、℃、(W/(㎡・K))に注目

解答

68

令和4年度 問題3(4)熱交換の計算

解説と解答

熱通過量Q=比例定数K×(高温側温度tf1−低温側温度tf2)/壁の厚さt

比例定数Kは熱伝導率(W/(m・K))

600=0.25×(800−80)/t

t=0.25×720/600  t=0.3(m) =30(㎝)

解答

30

令和4年度 問題3(5)ステファン・ボルツマンの計算

解説と解答

放射強度I=放射率ε×ステファンボルツマン定数σ×絶対温度T^4

放射エネルギーI=0.8×5.67×10^-8×1000^4 =4480(W/㎡)

(W/㎡)→(kW/㎡)に変更

44.8(kW/㎡)

解答

45

令和3年度 問題3(4)熱抵抗の計算

解説と解答

熱抵抗Rc=(高温側温度tf1−低温側温度tf2)/熱流束q

Rc=(50−20)/400 =0.075

解答

7.5

令和3年度 問題3(5)放射エネルギーの計算

解説と解答

放射強度I=放射率ε×ステファンボルツマン定数σ×絶対温度T^4

I600=εσ×600^4

I400=εσ×400^4

I600=εσ×600^4/I400=εσ×400^4

比較=600^4/400^4 =600×600×600×600/400×400×400×400

=1296/256 =5.06

解答

ウ 5.1

令和2年度 問題3(5)熱交換の計算

解説と解答

公式 熱通過量Q=比例定数K×(高温側温度tf1−低温側温度tf2)/壁の厚さt

比例定数Kは熱伝導率(W/(m・K))

750=K×(660−60)/0.2

K=0.2×750/600  K=0.25(W/(m・K)

解答

2.5

令和元年度 問題3(4)熱交換の計算

解説と解答

1/K=1/α1+1/α2+d/ρ

K 熱通過率  α1 温風が壁へ熱を伝える時の熱伝達率 α2 壁が冷風へと熱を伝える時の熱伝達率  d 壁の厚さ  ρ 壁の熱伝導率

1/K=1/80+1/20+0.01/1.75 1/K=1/80+4/80+1/175 1/K=5/80+1/175 1/K=0.0625+0.00571 1/0.06821=K

K=14.7

解答

ウ 14.7

令和元年度 問題3(5)ステファン・ボルツマンの計算

解説と解答

放射強度I=放射率ε×ステファンボルツマン定数σ×絶対温度T^4

放射エネルギーI=0.7×5.67×10^-8×800^4 =16257(W/㎡)

(W/㎡)→(kW/㎡)に変更

16.(kW/㎡)

解答

16.3

平成30年度 問題3(6)熱交換の計算

解説と解答

1/K=1/α1+1/α2+d/ρ

K 熱通過率  α1 温風が壁へ熱を伝える時の熱伝達率 α2 壁が冷風へと熱を伝える時の熱伝達率  d 壁の厚さ  ρ 壁の熱伝導率

1/K=1/10+1/10+0.01/50 1/K=1/5+1/5000 1/K=1000/5000+1/5000 1/K=1001/5000 5000/1001=K

K=4.995

解答

5.0

平成29年度 問題3(3)ステファン・ボルツマンの計算

解説と解答

放射強度I=放射率ε×ステファンボルツマン定数σ×絶対温度T^4

放射エネルギーI=0.8×5.67×10^-8×(273+60)^4 =5.6×10^2

解答

5.6

平成29年度 問題3(4)熱損失の計算

解説と解答

公式 熱損失量q=熱伝達率h×(高温側温度tf1−低温側温度tf2)

熱伝達率h(W/(m・K))

q=5×(80−20) =300

解答

3.0×10^2

平成29年度 問題3(5)熱交換の計算

解説と解答

熱通過量Q=比例定数K×(高温側温度tf1−低温側温度tf2)/壁の厚さt

比例定数Kは熱伝導率(W/(m・K))

640=0.2×(880−80)/t t=160/640 =1/4 =0.25

解答

2.5×10^2

平成28年度 問題3(4)ステファン・ボルツマンの計算

解説と解答

放射強度I=放射率ε×ステファンボルツマン定数σ×絶対温度T^4

放射エネルギーI=0.8×5.67×10^-8×(273+127)^4 =1161

解答

1.16×10^3

平成27年度 問題3(4)熱交換の計算

解説と解答

熱通過量Q=比例定数K×(高温側温度tf1−低温側温度tf2)/壁の厚さt

比例定数Kは熱伝導率(W/(m・K))

Q=0.35×(950−90)/0.4 Q=0.35×860/0.4 =752.5

解答

753

平成26年度 問題3(4)熱交換の計算

解説と解答

公式 熱通過量Q=比例定数K×(高温側温度tf1−低温側温度tf2)/壁の厚さt

比例定数Kは熱伝導率(W/(m・K))

Q=0.25×(60−30)/0.3 Q=0.25×30/0.3 =25

解答

25

過去の傾向

年度出題数配点
R5年度1問5点
R4年度1問5点
R3年度2問10点
R2年度1問5点
R元年度2問10点
H30年度1問5点
H29年度3問15点
H28年度1問5点
H27年度1問5点
H26年度1問5点

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