熱交換器の合理的使用-熱負荷の増減と蒸発器及び凝縮器での平均温度差

 「学識」の問7では、『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<8次:P222~P229 (17 熱交換器の合理的使用)>からの出題になります。

 この頁は、テキスト<8次:P222~P229 (17.1 熱負荷の増減と蒸発温度及び凝縮器での平均温度差)>からの出題です。

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熱負荷の増減と蒸発器及び凝縮器での平均温度差

 テキスト<8次:P222左上>

・蒸発器は冷媒蒸発温度と被冷却媒体(空気や水、ブライン)との温度差が大きくなるほど冷却能力が増大し、冷凍装置の成績係数が大きくなる。 H14ga/07 答え

【×】 これは、冷凍サイクルの核心をつかれる問題。 
 テキスト<8次:P222左上 (17.1 熱負荷の増減と蒸発器及び凝縮器での平均温度差)>わずか13行ほどであるが、重要である。

  蒸発温度が高いほど,また凝縮温度が低いほど,冷凍サイクルの成績係数は大きくなる.すなわち,一般に蒸発器の被冷却媒体の温度および凝縮器の冷却媒体の温度は設計条件として与えられるので,蒸発温度と被冷却媒体温度との温度差,あるいは凝縮温度と冷却媒体である水や空気との温度差が小さいほど,冷凍装置の成績係数は大きくなる.
 冷凍サイクルの重要な一文だ、メモしておこう。

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 「上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会」<8次:P17左 (2.2.2 冷凍サイクルの作動条件の影響)>の(凝縮温度高低の影響)と(蒸発温度高低の影響)を熟読してみよう。

 さらに、余裕があれば<8次:P94>を読もう。なるほど、Φ=K・A・Δtmの(8.3)式から、温度差が大きいとそれだけ熱交換が多く必要となるから冷却能力は大きくなる(大きな圧縮機で余裕がある場合)が・・・蒸発温度(圧力)低下していく、すると、 比体積が大きくなって(密度が薄くなる)体積効率が低下し、結局、冷凍能力は低下し成績係数が低下するようにサイクルする。

・蒸発温度が高いほど、また、凝縮温度が低いほど冷凍サイクルの成績係数は大きくなる。 H15ga/07 答え

【◯】 冷凍機の効率の良い(成績係数の大きい)運転は、「蒸発温度は高く、凝縮温度は低く」である。

・蒸発温度と被冷却媒体温度との温度差、あるいは凝縮温度と冷却媒体温度との温度差が小さいほど、冷凍装置の成績係数の値は大きくなる。 H20ga/07(熱交換の問題) 答え

【◯】 蒸発温度とか凝縮温度とかは冷媒の温度です。熱交換がしっかりできていれば温度差は小さい←イメージが湧くかな?
 テキスト<8次:P17"冷凍サイクル作動条件の影響">と、<8次:P94>の"蒸発器と圧縮機の能力適合化"と、<8次:P222>の"熱負荷の増減と蒸発器及び凝縮器での平均温度差"を、熟読しよう。ここが、頑張りどころ。

・蒸発器における冷媒蒸発温度と被冷却媒体(水、ブライン、空気など)との温度差が大きくなるほど、冷凍装置の冷凍能力が増大し、成績係数は大きくなる。 H24ga/07(熱交換の問題)
 答え

【×】  温度差が小さくなるほど が正解。 平成14年と同等の問題。

・冷凍装置の成績係数は、蒸発器の蒸発温度と被冷却媒体温度との温度差、あるいは凝縮器の凝縮温度と冷却媒体の水や空気との温度差が小さいほど、大きくなる。 H25ga/07 答え

【◯】 ぅむ! 解説略。

・蒸発温度が高いほど、また凝縮温度が低いほど、冷凍サイクルの成績係数は大きくなる。冷凍装置の成績係数を大きくするためには、高い伝熱性能と合理的な大きさの伝熱面積をもつ熱交換器を選択しなければならない。 H26ga/07 答え

【◯】 ぅむむ!◯です。
 テキスト的には<8次:P222の左上>にズバリ。ですね。
 つらつらと、いつも考えるけどもこの頁は「保安管理技術編」なんだよね。どうして、学識の問7に持ってくるのかな…ってね。ま、今年度も深く考えないことにしておこう。

 17/03/16

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修正・訂正箇所履歴

【2017/03/16 新設】(← 履歴をここに作った日

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【参考文献・リンク】

  • SIによる初級受検テキスト:日本冷凍空調学会
  • 上級受検テキスト(SIによる上級受検テキスト):日本冷凍空調学会
  • 冷凍機械責任者(1・2・3冷)試験問題と解答例(13):日本冷凍空調学会
  • 第3種冷凍機械責任者試験模範解答集 :電気書院
  • 第1・2種冷凍機械責任者試験模範解答集 :電気書院

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