1種冷凍学識計算攻略-問2:キルヒホッフの法則と容量制御サイクル

EchoLand-plus

問2に出題される装置は

 ホットガスバイパス、液ガス熱交換器、液噴射弁、2つの蒸発器、などです。テキストだと『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<8次:P20左〜P23 (2.4 種々の単段冷凍サイクル)>』全部勉強の必要があります。

 「キルヒホッフの法則」を当てはめれば、どんな概略図でもなんとかなるかもしれません。

 この法則は電気回路の分岐が多くなったり電源が増えたりして、回路が複雑になったときに使うと便利な法則で、ま、連立方程式 を組み立てて答えを出すようなもんです。

キルヒホッフの第一法則

  • 回路網の上の任意の電流の分岐点において電流の流入の和と流出の和は等しい

キルヒホッフの第一法則説明図


 図ではi1〜i8までの電流が出入りしています。

流入するものを左辺に、流出するものを右辺にまとめます。

キルヒホッフの第一法則の式

 と、言うことです。(細かい説明は省略)

Back to top ↑

キルヒホッフの法則の第二法則

  • 回路上で任意の閉じた環状の電路をたどるとき電路中の電源の電圧の総和と電圧降下の総和は等しい

キルヒホッフの第二法則説明図


 左側の灰色の矢印の輪と右側の矢印の輪を自分の好きな方向に決めます。ま、普通右回りにすると思います。

 この矢印輪の方向と電流の方向が同じなら+、異方向なら−と決めます。

図の左側矢印回路の場合

電圧の総和と電圧降下の総和

 と、なります。

 「電源電圧の総和」と「電圧降下の総和」は等しいのです。

「電源電圧の総和」と「電圧降下の総和」…(1)

 図の右側矢印回路の場合は、

図の右側矢印回路の「電源電圧の総和」と「電圧降下の総和」…(2)

 この回路のa点にキルヒホッフの第一法則を適用すると

a点のキルヒホッフの第一法則式…(3)

 このようにキルヒホッフの法則で(1)〜(3)式を導き出せれば、あとは連立方程式を解く数学の計算になります。

Back to top ↑

ホットガスバイパス冷凍サイクルとキルヒホッフの法則

 さて、これをどのように冷凍サイクルに応用するかというと、図のホットガスバイパス冷凍サイクルの 絵をジ〜っと見てみましょう、眺めてみましょう。

ホットガスバイパス冷凍サイクル

 第一種冷凍機械責任者試験・学識・問1の問題で「中間冷却器の熱収支」を計算式に表すときに流入するものと流出するものを左辺と右辺に分けました。 これがキルヒホッフの第一法則の考え方(←考え方だよ)とクリソツでしょう。

 冷媒流量は電流、圧縮機は電源、凝縮器や蒸発器は抵抗、膨張弁は…、あまり深く考えないようにしましょう。 ま、第一法則の考え方が有用なものとしておきましょう。

 この図中の、a点の熱収支の流入するもの流出するものを式に組み立てられることができれば、 各点の比エンタルピーや冷媒流量を求められることになります。


 さて、次のページからは実際の過去問を、この考え方で解いてみましょう。

 すると、ガンガン過去問を解きまくっている貴方自身が見えてくることでしょう!!

訂正箇所履歴

【2016/10/22 新設】

  • 計算式がスマホなどで崩れるため、自動で大きさが変化する画像にした。解説文等も見直し。(2017/04/03)
  • 『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』8次改訂版に対応。(2017/04/05)

Back to top ↑

^