1 / 4 環境モデリング 定期試験（2015 年 1 月 26 日） （回答は空白部分に書くこと。図中 m2 は「m2」，m3 は「m3」である） １．イギリスでは，以下の単位系を用いている。以下を用いて，単位を換算しなさい。 質量 1lb（ポンド）＝0.453kg，長さ１ft（フィート）＝30.48cm 温度 F（華氏）＝（9/5)C＋32 1)質量フラックス 1lb/(ft2s)＝ kg/(m2s) 英国熱量単位（Btu）は，1lb の水の温度を 1F 上昇させる熱量，１kcal は 1kg の水の温度を １℃上昇させる熱量である。 2) 熱量 3) 比熱 1 Btu ＝ 1 kcal/kg℃＝ kcal (華氏１度が摂氏何度に相当するかを考える） Btu/(lb F) ２．下水汚泥を脱水したところ，右図のようになった。W は 質量含水率[－]，C は重金属の質量濃度である。（計算過 下水汚泥 程も示すこと） 1)脱水汚泥の量は何 kg か。収支式を立てて，求めよ。ただし， 1000kg W1=0.98 C1=１％ 脱水 脱離液 固形分は完全に分離され，脱離液には残らないとする。 脱水汚泥 W2=0.80 C2=4％ 2)脱離液中の重金属濃度（質量で表す）は，何パーセントか。 ３．ある反応実験の条件を 3 通りに変えたところ，図の●で示 す結果が得られた。 分 解 率 １）この結果からすぐに実線で示すような関係があると結論づ けていけない理由を述べなさい。 a1 a2 a3 ２）関係の有無を確認するにはどのようにすればよいか。どうなったら実線のような関係がある と結論づけられるか。説明しなさい。 2 / 4 ４．長さ L，断面積 A の円筒中を流体が流れ，側面から放熱がある。流入流速は一定だが，流 入温度は時間とともに変化する。円筒内部は完全混合とし，流体の密度，比熱は温度によら ず一定，周囲温度も一定，側面から の放熱量は流体の流れによる流入量 に較べて無視できるとする。 １）円筒内部の流体が保有する熱量[J] を表しなさい。 周囲温度 Te[℃] 壁面の熱伝達係数 放熱 ｈ[J/m2 s K] 流速 v[m/s] 流入温度 T1[℃] 流体密度 ρ[kg/m3] 流体比熱C[J/kgK] 温度 T 円筒断面の 断面積A[m2] 長さ L[m] 周囲長 D[m] ２）円筒への流入する熱量は（単位[J/s] で）はどのように表すか。 ３）T1 が変動する非定常状態にあるとき，時間⊿t の間の，円筒における熱収支式をたてなさい。 ４）この図は，ある長い円管の一部だとする。数値計算を行うとき，時間刻み⊿t をどのくらい にすればよいか。その理由も述べよ。 ５．下方向に断面積の小さくなっている容器があり，下端に出口の管がある。図中の記号を， 以下の３つに分類しなさい。（7 章） ①入力変数 流入流量 Q1 上端 断面積A1 ②出力変数 水位H 流出流量Q2 ③パラメータ 下端 断面積A2 出口管 断面積A3 3 / 4 ６．左右端の温度がそれぞれ温度 TL，TR に保たれている金属棒がある（TL＞TR である）。定 常状態における軸方向の温度は「直線的に変化する」が，この理由を，フーリエの法則によ って説明しなさい。ただし，棒側面を通じて熱移動はないとする。 ７．密閉容器内に，有機化学物質を含む溶液がある。 １）溶液中の有機化学物質は，ヘンリー定数が大きい。 気相 この物質は蒸発しやすいか，それともしにくいか。 p ガス分圧[Pa] 液相 ２）液の量，および有機化学物質濃度はそのままで， 溶液中のガス 濃度C [mol‐g/m3‐s] 気相体積が 2 倍となる容器に移し替えた。このと き，蒸発量（気相中の有機化学物質量）はどのようになるか。ただし蒸発量はわずかなので， 溶液中の濃度変化は無視できる。 ８．水銀温度計によって水温を測るとき，読みが安定するまでには一定の時間がかかる。これ を応答時間，あるいは時定数という。 １）測定に一定の時間がかかる理由を，説明しなさい。 ２）応答時間は，静止流体よりも，流れがある場合の方が短くなる。この理由を説明しなさい。 4 / 4 ９．以下の手順で，焼却灰（乾燥試料）の分析を行った。手順をフローシートで表しなさい。 1) 網目 5.6mm のふるいを用いてふるい分けを行い，「ふるい上」（5.6mm 以上）と「ふる い下」 （5.6 ㎜以下）に分ける，各々の質量を測定する。 2)「ふるい下」の灰分測定を行う。 3)「ふるい上」から金属を目視選別し，質量を測定する。残ったものの灰分測定を行う。 学生番号 SEN 氏名
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