1種冷凍学識計算11月試験攻略-問3:平成25年度

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冷蔵庫用のフィンコイル蒸発器

 冷蔵庫用フィンコイルは、けっこう出題される気が。

第一種冷凍機械責任者試験 平成25年度 問3(11月試験)

問3 R404Aを用いた冷蔵庫用のフィンコイル蒸発器が着霜のない状態で、次の仕様および運転条件で運転されている。この蒸発器について、次の(1)~(4)の問に、解答用紙の所定欄に計算式を示して答えよ。
 ただし、蒸発器出口における冷媒の状温度差は算術平均温度差を用い、フィンコイル材の熱伝導抵抗じは無視できるものとする 。

(20点)

1種冷凍学識平成25年度問3(仕様および運転条件)

 (1)蒸発器入口における冷媒の乾き度xを求めよ。
 (2)着霜のない状態における蒸発器の外表面積基準の平均熱通過率K[kW/(m^2・K)]を求めよ。
 (3)着霜のない状態における蒸発器の空気側伝熱面積A(m^2)を求めよ。
 (4)着霜した場合の蒸発器の外表面基準の平均熱通過率K’[kW/(m^2・K)]を求めよ。ただし、霜の熱伝導率λは0.16W/(m・K)とし、霜の厚さδは2.0mmとする。

(1) 蒸発器入口における冷媒の乾き度xを求めよ。

 この問題は、Pass!!

  答え x = 0.72

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(2) 着霜のない状態における蒸発器の外表面積基準の平均熱通過率K[kW/(m^2・K)]を求めよ。

フィンコイルの概略図

 K=の式は、『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<9次:P101(8.5)式><8次:P97(8.5)式>を、参考にしてください。

H25年度問3(2)のKの計算式

  答え K = 0.039 [kW/(m^2・K)]

(3) 着霜のない状態における蒸発器の空気側伝熱面積A(m^2)を求めよ。

 伝熱面積Aと問われれば、基本式はこれ。

  Φo = K・A・Δtm  参考:テキスト<9次:P95右(8.2)式><8次:P94右(8.3)式>

 なので、

H25年度問3(3)の「Φo = K・A・Δtm」からAを求める式

 ここで数値不明なのは、Δtmですね。もう、楽勝でしょう!?

Δt1とΔt2の算術平均温度差の説明図

 過熱領域とか略してありまする。 (参考:テキスト<9次:P95 図8.1><8次:P94 図8.1>



 では、算術平均温度差Δtmを求めましょう。
  (参考:テキスト<9次:P80((6.31)式)<8次:P79 ((6.31)式)

H25年度問3(3)のΔtmの計算式

 じゃ、Δtmを求め、Aまで一気に行きましょう。

H25年度問3(3)のΔtmの計算式 H25年度問3(3)のAの計算式

  答え A = 16 (m^2)

(4) 着霜した場合の蒸発器の外表面基準の平均熱通過率K´[kW/(m^2・K)]を求めよ。ただし、霜の熱伝導率λは0.16W/(m・K)とし、霜の厚さδは2.0mmとする。

 (2)のKの式に、霜の熱伝導率λと厚さδ(デルタと読む)を加えればよいですよね。なんか簡単だけども、落とし穴がある?

H25年度問3(4)のK’計算式

 注)

  • δ = 2.0 (mm)は、0.002 (m) に単位変換すること。
  • λ = 0.16 W/(m・k) は、0.00016 kW/(m・k) に単位変換すること。

 でも、単位変換せずとも答えは同じになる。
  が、
 単位変換の記述がないと減点なのかな?(不明)

H25年度問3(4)のK’計算式(途中から)

  答え K' = 0.026[kW/(m^2・K)]

訂正箇所履歴

【2016/02/02 新設】

  • (2)の問が欠落していたので、追加。(汗 (2016/02/02)
  • (3)「A = …」式の記号が違っていたので修正(下図)。(汗
    H25年度問3(3)修正計算式(2016/02/02)
  • 数式の画像や解説など全般的に見直し。(2017(H29)/05/06)
  • 『上級 冷凍受験テキスト』は、8次改訂版のみの表記とした。(2017(H29)/05/06)
  • (4)の計算式、K → K´に修正した。(18(H30)/01/27)
  • 『上級 冷凍受験テキスト』9次改訂版に対応。(2023(R05)/06/15)

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