解答つき熱機関と冷凍機ワークシート

無料で印刷できる熱機関と冷凍機のワークシート:やさしい問題から試験レベルまで 6 問、解答つき。印刷するか PDF で保存できます。

先生方へ: 授業で自由に印刷・コピーしてお使いいただけます。新しいワークシートごとに数値が変わり、専用の解答が付きます。授業ページに ExamProblems へのリンクを載せていただけると嬉しいです。

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1.やさしい
キッチン冷蔵室RQ̇H​ = ?Q̇L​ = 11.6 kWẆ = 2.9 kW

冷蔵庫が冷蔵室から 11.6 kW の割合で熱を取り除き、その圧縮機は 2.9 kW の動力を使う。 キッチンへ放出する熱量 Q̇H を求めよ。

Q̇L = 11.6 kWẆ = 2.9 kW
Q̇H = kW
2.やさしい
ボイラー(炉)冷却水EQ̇H​ = ?Q̇L​Ẇ = 1000 MW

発電所が熱効率 42% で正味出力 1000 MW を発生する。 燃料からの受熱量 Q̇H を求めよ。

Ẇ = 1000 MWη = 42%
Q̇H = MW
3.ふつう
TH​ = 800 °CTL​ = 35 °CEQH​QL​η = 39%

熱機関が 800 °C の熱源から熱を受け取り、35 °C の周囲へ熱を放出する。実際の熱効率は 39% である。第二法則効率(実際の効率とカルノー効率の比)ηII を求めよ。

TH = 800 °CTL = 35 °Cη = 39%
ηII = %
4.ふつう
TH​ = 675 °CTL​ = ?EQH​ = 1300 kJQL​ = 395 kJW

可逆(カルノー)熱機関が 1 サイクルあたり 675 °C の熱源から 1300 kJ の熱を受け取り、395 kJ を放出する。低温熱源の温度 TL を °C で求めよ。

TH = 675 °CQH = 1300 kJQL = 395 kJ
TL = °C
5.むずかしい
TH​ = 22 °CTL​ = -10 °CHPQ̇H​ = 11 kWQ̇L​Ẇ

ヒートポンプが、外気 -10 °C のときに家を 22 °C に保ち、家に 11 kW の熱を供給する。 可能な最大の成績係数 COPmax を求めよ。

TH = 22 °CTL = -10 °CQ̇H = 11 kW
COPmax =
6.むずかしい
TH​ = 20 °CTL​ = -5 °CHPQ̇H​ = 7 kWQ̇L​Ẇ = ?

ヒートポンプが、外気 -5 °C のときに家を 20 °C に保ち、家に 7 kW の熱を供給する。 必要な最小入力動力 Ẇmin を求めよ。

TH = 20 °CTL = -5 °CQ̇H = 7 kW
Ẇmin = kW

解答

  1. 1. Q̇H = 14.5 kW
  2. 2. Q̇H = 2381 MW
  3. 3. ηII = 54.71 %
  4. 4. TL = 14.94 °C
  5. 5. COPmax = 9.223
  6. 6. Ẇmin = 0.597 kW

ステップごとの詳しい解答:このトピックは examproblems.com で練習できます。