技術士 第一次試験 専門科目 機械部門 熱工学 練習問題 第7問: 厚さ120 mm、熱伝導率0.80 W/(m·K)の平板の壁の一方の側を80℃の流体が、他方の側を26℃の流体が流れている。高温側の熱伝達率は50 W/(m²·

熱流束は約200 W/m²です。熱伝導は温度差を熱抵抗Δx/kで割った形に書け（DOE Fundamentals Handbook Thermodynamics, Heat Transfer, and Fluid Flow Vol.2 Equivalent Resistance Method 式2-6）、熱伝達率hの境膜（壁に接して動きの少ない流体の薄い層）は抵抗1/hにあたります。

両側の境膜と壁は直列なので抵抗を足し、熱通過率Uはその逆数です（同 式2-10で面積を等しくした形）。

R＝1/50＋0.12/0.80＋1/10＝0.02＋0.15＋0.10＝0.27 m²·K/W

q＝(80−26)/0.27＝54/0.27＝200 W/m²

「360 W/m²」は境膜の抵抗を無視した値、「3600 W/m²」は抵抗の逆数を足した値、「250 W/m²」は壁の抵抗をΔx×kとした値、「318 W/m²」は低温側の境膜を落とした値です。平板の壁を通る熱流束は、両側の境膜の抵抗1/hと壁の抵抗Δx/kを直列に足した全抵抗で、両側の流体の温度差を割って求めます。