冷媒 - 共沸と非共沸混合冷媒

『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』

  • 共沸と非共沸<8次:P60左真ん中~ (複数の単成分冷媒…~)
  • 記号<8次:P60右~ (5.3.2 冷媒の記号)

 落ち着いて一度熟読してみよう、あなたなら、わずか?30分でも集中(メモして)すればかなり記憶にとどめられるはずだ。頑張ろう!

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共沸と非共沸の種類や記号

 混合冷媒の問題です。「共沸」「非共沸」などの種類と、記号の違いを把握しましょう。

・R404A、R407C、R401AなどのHFC混合冷媒は、共沸混合冷媒である。 H16ho/04
 答え

【×】 HFC混合冷媒(400番台)のような、沸点差の大きな複数の冷媒を混合させたものを「非共沸混合冷媒」という。共沸混合冷媒は500番台。
 テキスト<8次:P61左下方 (また、400番台は…~)

・R134aは単成分冷媒であり、R407CおよびR410Aは非共沸混合冷媒である。 H17ga/09 答え

【◯】 単成分冷媒R134aの説明は<8次:P61>の図5.3そのものw。400番台は非共沸。

・R134a、R407CおよびR410Aは非共沸混合冷媒である。 H20ga/09 答え

【×】 ぅ~ん、この問題作成者は、H17年を嫌らしく改編しただけの"クソ問"...失礼。 <8次:P60右~ (5.3.2 冷媒の記号)>を、読むしかない。

・冷媒の記号で400番台は非共沸混合冷媒、500番台は共沸混合冷媒、600番台は無機化合物、700番台は有機化合物を示す。混合する冷媒の成分比が異なるものは、R407Cのように番号の後に大文字のアルファベットA、B、C、・・・・をつけて、成分比の違いを表す。 H27ga/09 答え

【×】 ぅわわ~、記号を満遍なく覚えろってか!このぐらいは、覚えておけってか!
 「600番台は有機化合物、700番台は無機化合物」でつ。テキスト<8次:P61左辺り> ご健闘をお祈り申し上げます・・・・。

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非共沸混合冷媒

 非共沸点混合冷媒に、特化した問題です。

・非共沸混合冷媒R407Cは、一定圧力下で蒸発を始める温度(沸点)と蒸発終了の温度(露点)とに違いがあり、沸点よりも露点の方が低い。 H15ga/09 H24ga/09 答え

【×】 沸点(蒸発始める温度)より露点(蒸発終了の温度)の方が高い。(一定圧力であれば水が沸騰し蒸発終了の温度まで一定(例えば1気圧で100℃)これは、 単成分冷媒や共沸混合冷媒も同様)テキスト<8次:P60右上1行目~>
 H24年度はH15年度のコピペってか! ま、特に驚かなくとも良いかもしれぬ…。

・非共沸混合冷媒の冷媒側熱伝達率は、一般に単成分冷媒に比べて劣るが、これは冷媒側に温度境界層と速度境界層が生じるためと考えられている。 H23ga/09 答え

【×】 これはどこが間違っているか。 「SIによる 上級 冷凍受験テキスト」の7次改訂版をみてもわからないだろう。誤っているところは、「速度境界層」ではなく「濃度境界層」である。(この問題の後半部は今後出題されないだろう。2012/05/03記す)
 7次改訂版は、この境界層の説明がごっそり削除され、<7次:P36>前後はほとんど書き換えられている。(過去問オンリーの勉強だと・・・・、本番で困るかもしれない。)
 非共沸混合冷媒と単成分冷媒の冷媒側熱伝達率の比較は、P36右中あたりにある。ローレンツサイクルなる用語は、この7次改訂版で登場しているので注意されたい。

 8次改訂版はこの辺りは7次改訂版と対して違いはない。でも、この問題への解説コメントはダンマリとする。(理由:疲れたから…。m(_ _;)m)

・非共沸混合冷媒は、一定圧力下で蒸発し始める温度(沸点)と、蒸発終了時の温度(露点)とに差があり、 R404AとR407Cとを比べるとR407Cのほうが温度差が大きく、両冷媒共に沸点のほうが露点よりも低い。 H26ga/09 答え

【◯】 ヤバイ!
 「R404AとR407Cとを比べると」って、そこまで試験知識を要求するのか!
 ま、冷静になりましょう…。
 テキストによれば、R404Aは擬似共沸点混合冷媒と言って沸点と露点の温度差が小さい(0.2~0.3K)。テキスト<8次:P60右真中チョと下辺り>。  R407Cは、表5.2をみると沸点の欄に(-36.59(露点)/-43.57(沸点))と記されているから、温度差は(44-37=7)7Kぐらいあるのかな。よって、「ここまで勉強してくださいね。」という今後の傾向を教えて頂いて、ありがとう!!と、いう素晴らしい問題であろう。
 疲れたな。
 【他に注意されたいこと】

 「沸点のほうが露点よりも低い。」 ←正解であるが、
 テキストは、
 沸点温度よりも露点温度のほうが高くなりと記されている。(8次:P60右上3行目)
 「沸点のほうが露点よりも低い。」同じ意味です。うっかり誤りと考えないように…。
 ちなみに、上記にあるH15とH24の問題は、
 「沸点よりも露点の方が低い。」 ←誤り
 健闘を祈る!

・R404A、R407C、R410Aなど非共沸混合冷媒は、一定圧力下で蒸発を始める温度(沸点)と蒸発終了時の温度(露点)とに違いがあり、露点よりも沸点のほうが温度が高い。 H27ga/09 答え

【×】 ぇっと、これは簡単!? 「沸点よりも露点のほうが温度が高い。」ですね。
 テキスト<8次:P63 (表5.2 ふっ素系冷媒の代表特性)>の沸点の欄に、「露点/沸点」の温度が記されている。
 R407Cは(-36.59(露点)/-43.57(沸点) ← 沸点よりも露点のほうが温度が高い。

・非共沸混合冷媒の相変化時の伝熱性能は単成分冷媒よりも劣る。伝熱性能の劣る冷媒用の熱交換器では、伝熱性能向上策を講じることが多い。 H28ho/04 答え

【◯】 そうですね。テキストによれば<8次:P60右真ん中辺り>引用しておきます。 伝熱特性を向上させるためには,二重管などによる向流式熱交換器や特殊な形状の熱交換器伝熱面,伝熱促進法などを採用する必要がある. と、いうことです。

・R407Cなどの非共沸混合冷媒は、液と蒸気が共存する飽和二相域においては、液と蒸気のそれぞれの成分比は異なる。 H29ho/12 答え

【◯】 ま、勉強して覚えるしかないね。テキスト<P221左上2行目~>に、ズバリ的。

・非共沸混合冷媒は、等圧過程下の相変化時に温度が変化し、蒸発終了時の温度(露点)よりも蒸発し始める温度(沸点)のほうが高くなり、この温度変化幅を温度勾配と呼ぶ。 H29ga/09 答え

【×】 日本語の言い回しは色々ありますが、テキスト<8次:P60右上>の文章に習って正しい文章にしてみましょう。

  非共沸混合冷媒は、等圧過程下の相変化時に温度が変化し、蒸発し始める温度(沸点)よりも蒸発終了時の温度(露点)のほうが高くなり、この温度変化幅を温度勾配と呼ぶ。

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修正・訂正箇所履歴

【2016/07/16 新設】(← 履歴をここに作った日

  • テキスト8次改訂版へ対応。解説を見直し。(2016(H28)/12/27)

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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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