2012 熱と流体の流れの基礎

6問 • 2年前

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ガスを作動流体とする熱機関の中で、ガソリン機関やガス機関の理論サイクルP - V線図により示すと図のようになる。この図において、1〜4は作動流体であるガスの状態点を示す。この理論サイクルは二つの断熱変化と二つの( 1 )変化で交際されており、( 2 )サイクルと呼ばれている。

等容, オットー

ピトー管は、( 1 )の式を利用して、流れの( 2 )と静圧との差から流速を求める流速計である。この( 1 )の式は、( 3 )で成り立つ。流れの流速は( 2 )と静圧との差の( 4 )乗に比例し、流体の( 5 )の( 6 )乗に比例する。

ベルヌーイ, 全圧, 流れの流線上, 1/2, 動粘性率, -1/2

送風機の運転上の注意点について考える。定格風量で運転されている送風機の回転速度を一定のまま、吐出し弁を絞っていくと、送風機の吐出し圧力は( 1 )していき、やがて( 2 )値をとる。さらに、吐出し弁を絞り低風量領域に入ると、一般に急に流れが不安定になり、風量や圧力が脈動を起こして、送風機本体及び配管系を含む全体に大きな自励振動が起こる。この現象を( 3 )といい、これを回避するために有効で、かつ、省エネルギー効果が高い風量制御の方法は、( 4 )制御方式である。

増大, 極大, サージング, 回転速度

個体壁面とその面に接して流れる流体との間の熱移動は( 1 )と呼ばれる。無次元数である( 2 )は( 1 )による伝熱量が、( 3 )による伝熱量に比べてどのくらい大きいかを示す無次元数であり、物性値である( 4 )を用いている。

熱伝達, ヌセルト数, 熱伝導, 熱伝導率

熱を伝える媒体がない場合でも、物体から放出される( 1 )物体間の熱移動は存在し、これは( 2 )と呼ばれる。この伝熱量は, ( 3 )の法則を用いて物体表面の絶対温度の4乗と関係付けられる。

電磁波, 放射伝熱, ステファン・ポルツマン

液体を容器に入れて静かに加熱すると、伝熱面の過熱度によって伝熱・沸騰形態は大きく異なる。過熱度が小さいときは沸騰が起こらず、( 1 )によって熱は伝えられる。過熱度がある値以上になると、伝熱面から気泡が発生し始め、沸騰が始まる。この沸騰形態を( 2 )といい、過熱度が大きくなると共に熱流速は増大する。さらに、過熱度を大きくすると、発生する気泡が非常に多くなって、気泡が伝熱面を覆うようになり、気泡の底部の伝熱面が乾き始め、熱流速は極大値をとる。このときの熱流速を( 3 )という。これよりさらに、過熱度を大きくすると、伝熱面が安定した蒸気膜に覆われた状態で熱が伝わる。この沸騰形態を( 4 )という。

自然体流, 核沸騰, 限界熱流束, 膜沸騰

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