令和3年度 問35 化学プロセス
外気温が 35 ℃ で室温が 25 ℃ の場合、厚さ 4 mm で熱伝導度 \(\lambda = 0.75\ \mathrm{W/(m\cdot K)}\) のガラス窓を通過する熱流束に最も近い値はどれか。ただし、室内外の伝熱係数（熱伝達係数）はそれぞれ \(10\ \mathrm{W/(m^{2}\cdot K)}\) 及び \(50\ \mathrm{W/(m^{2}\cdot K)}\) とする。
①
\(80\ \mathrm{W/m^{2}}\)
②
\(100\ \mathrm{W/m^{2}}\)
③
\(130\ \mathrm{W/m^{2}}\)
④
\(290\ \mathrm{W/m^{2}}\)
⑤
\(480\ \mathrm{W/m^{2}}\)
正答
① \(80\ \mathrm{W/m^{2}}\)
それぞれの熱伝導度および伝熱係数を用いて総括伝熱係数 \(U\) を計算します。伝熱係数は逆数を、熱伝導は厚さを熱伝導度で割って足し合わせます。
$$\frac{1}{U} = \frac{1}{10} + \frac{0.004}{0.75} + \frac{1}{50} = \frac{1}{8}\;\Rightarrow\; U = 8$$熱流束 \(Q/A = U(T_H - T_L)\ [\mathrm{W/m^{2}}]\) であることから、\(8\times(35 - 25) = 80\ \mathrm{W/m^{2}}\) です。