水冷凝縮器1

 水冷凝縮器は、テキストのページ数が3種類の凝縮器なかで多い。よって、問題数も多い。『SIによる 初級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』P61~P69をとりあえず、ザッと読んで、過去問をやってみよう。「ローフィンチューブ」が、ポイントかも。

 計算式があるけども、覚えなくても良い。ただし、その式が何を表しているか意味を理解すれば、Maximum.

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凝縮負荷

 テキストP61

・凝縮負荷は冷凍能力に圧縮機駆動の軸動力を加えたものであるが、凝縮温度が高くなるほど凝縮負荷は大きくなる。 H23/06 答え

【◯】 前半はテキストP61、Φk=Φo+Pだね。
後半は、ぅ~ん、
凝縮温度大(凝縮圧力大)→圧縮圧力比大→軸動力(P)大(テキストP66水あかの影響3行目「凝縮温度が上がって圧縮機の動力も増加する。」)→凝縮負荷(Φk)大
と、いう感じだね。

・凝縮負荷は冷凍能力に圧縮機駆動の軸動力を加えて求めることができる。軸動力の毎時の熱量への換算は、1kW = 3600kJ/hである。 H26/06 答え

【◯】 前半はテキストP61、Φk=Φo+PでOKだね。さて、「1kW = 3600kJ/h」は、
 テキスト、P7の1行目とか、「主な単位の換算表」←目次の前とか、常識?とか、で確信を得るしかないでしょう。 頑張ってください。

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水冷凝縮器の構造

 年代順に置いておきます。

・受液器兼用の水冷凝縮器で凝縮器底部に溜められた冷媒液中に、一部の冷却管を配置するのは冷媒液を過冷却するためである。 H18/06 答え

【◯】 『SIによる 初級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』P63の10行目ズバリ。

・水冷式シェルアンドチューブ凝縮器は円筒胴、管板、冷却管および水室カバーから構成され、高温高圧の冷媒ガスは冷却管内を流れる冷却水により冷却され、凝縮液化する。 H23/06 答え

【◯】 この問題はココに置いておく。
に水、管にガスを覚えておこう。テキストP62

・二重管凝縮器は、内管に冷却水を通し、冷媒を内管と外管との間で凝縮させる。 H25/07 答え

【◯】 二重管の問題は初めて!?(H26/07/15記ス)
 テキストP62図6.3とP63下から7行目を読めば、PERFECT。

・水冷横形シェルアンドチューブ凝縮器では、冷却管内を冷媒が流れて冷媒が凝縮する。 H27/06 答え

【×】 逆ですね。(テキストP62下方)
 水冷横形シェルアンドチューブ凝縮器では、冷却管内を冷却水が流れて冷却管外表面で冷媒が凝縮する。

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もう出題されない?「立形凝縮器」

 『SIによる 初級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』7次改訂版(H25('13)12月改訂)では、立形凝縮器はゴッソリ削除されている。なので、立形凝縮器の問題は出題されないと思われる。(2014/07/04記ス)

・ アンモニア大形冷凍装置に用いられる立形凝縮器は1パス方式である。H17/06 答え

【◯】 お疲れ、立形凝縮器。
 【続き(参考にどうぞ)】

テキストP61(←6次改訂版)入口から出口までに器内を何往復するかということ。1往復なら2パス、2往復なら4パス、なんだけどね。
ボイラー試験にも出てくるよね。
で、この問題なんだけど、「大型のアンモニア立形凝縮器は1パス」と覚えよう。テキストには、さりげなくチョコっと書いてあるんだよね。P61下から8行目
じゃ、小型のアンモニア立形はどうなのかって?…そういう問題は絶対、出題されないから安心してね。(責任は取れないよ、テキスト良く読んでね)

・立形凝縮器において、冷却水は、上部の水受スロットを通り、重力でチューブ内を落下して、下部の水槽に落ちる。 H25/07 答え

【◯】 これも上の問題同様、もう出題されないと思う。(25年度が最後。ァ、間違っても責任取らないです。

水冷凝縮器の熱計算

 テキストP64~P65、日本語は難しいと考えさせれられる。問題をよく読もう。

・熱通過率の値は、水冷凝縮器のほうが空冷凝縮器よりも小さい。 H17/06 答え

【×】
「熱通過率」ってのは、「熱の通り抜けやすさ」だから大きい方が熱がとおりやすい。
で、水と空気を比べると、やっぱし水の方が熱がとおりやすいイメージがあるよね…。
なので、熱通過率は
     水冷のほうが空冷よりも値が大きい。◯
     水冷のほうが空冷よりも値が小さい。×
     水冷よりも空冷のほうが値が大きい。×
     水冷よりも空冷のほうが値が小さい。◯
     水冷のほうが空冷よりも値が小さい。×
     水冷のほうが空冷よりも値が大きい。◯
     水冷よりも空冷のほうが値が大きい。×
     水冷よりも空冷のほうが値が小さい。◯
といった具合、引っかからないように…、イメージ、イメージ。

・水冷凝縮器と空冷凝縮器を比べると、熱通過率の値は水冷凝縮器のほうが大きい。 H24/06 答え

【◯】 はぃ、もう迷いませんね。正しいです、正しいです!

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ローフィンチューブ

 テキストP65~P66

・アンモニア冷凍装置の水冷凝縮器では、伝熱促進のため、冷却管に銅製のローフィンチューブを使用することが多い。 H12/06 答え

【×】 水冷凝縮器の場合は、冷却水が冷却管内を流れ、管外で冷媒蒸気が凝縮する。 冷媒側の熱伝導率が冷却水側の2分の1以上と小さいので、冷媒側(管外面)にフィン加工をして伝熱面積を拡大する。
アンモニア冷凍装置の場合は、銅製材料は腐食するためフィンのない鋼管の裸管が使用される。
しかし、近年では小型化のために鋼管のローフィンチューブを使用するようになったとのことである。
なので、この手の問題は出題されないか、ひっかけ問題に変わるか・・・・。銅製と鋼製の文字には注意する。 (この問題集にも打ち間違いがあるかもしれません m(_ _)m)

・横型シェルアンドチューブ凝縮器の冷却管として、冷媒がアンモニアの場合には銅製のローフィンチューブを使うことが多い。H16/06 答え

【×】 ぅむ。
 アンモニアは銅及び銅合金を腐食させる。(アンモニア漏えい事故の場合は、分電盤等の銅バーや端子等も点検し腐食に注意せねばならない。)

・横型シェルアンドチューブ凝縮器の冷却管としては、フルオロカーボン冷媒の場合には銅製のローフィンチューブを使うことが多い。 H20/06 答え

【◯】 ぅむ。

・横形シェルアンドチューブ凝縮器の冷却管としては、冷媒がアンモニアの場合には銅製の裸管を、また、フルオロカーポン冷媒の場合には銅製のローフインチューブを使うことが多い。 H25/07 答え

【×】 >冷媒がアンモニアの場合には、製は、使用不可。

・シェルアンドチューブ水冷凝縮器は、鋼管製の円筒胴と伝熱管から構成されており、冷却水が円筒胴の内側と伝熱管の間の空間に送り込まれ、伝熱管の中を圧縮機吐出しガスが通るようになっている。 H22/06 答え

【×】 チョと嫌らしい問題だ。
テキストP62を読んでも絵がイマイチで、イメージしにくい。
 伝熱管とはテキストで云う冷却管のことで、問題文では冷却水とガスが逆になっている。
 この伝熱管(冷却管)はチューブともいって、P65のローフィンチューブのことだ。
 このローフィンチューブの内側に冷却水が通り、外側は冷媒で満たされている。

・銅製のローフィンチューブは、フルオロカーボン冷凍装置の空冷凝縮器の冷却管として多く用いられている。 H18/06 答え

【×】 なんと大胆な問題。水冷凝縮器ですヨ!
 これを間違えた場合は、勉強不足かな…。冷凍受験テキストP65を読んで。凝縮器を一度でいいから隅々までよく読んでみよう。そして、過去問をガンガンする。健闘を祈る。

・ 水冷凝縮器に使用するローフィンチューブのフィンは、冷媒側に設けられている。 H17/06 答え

【◯】 冷媒側の熱伝達率が冷却水側の2分の1以上と小さいので、冷媒側(チューブの外側)にフィンをつけて表面積を大きくしている。テキストP65の図を見てイメージしましょう。

・シェルアンドチューブ水冷凝縮器の伝熱面積は、冷媒に接する冷却管外表面の合計面積で表す。 H21/06 答え

【◯】 ぅ~ん、この問題は、勉強していないと分からないかも。でも、なんとなく素直に◯でもよい。
P63の8行目~10行目を熟読し、イメージする。

・シェルアンドチューブ凝縮器の伝熱面積は、冷媒に接する冷却管全体の内表面積の合計をいうのが一般的である。 H26/06 答え

【×】 今度は、バツ。 表面積でツね。

・水冷凝縮器の伝熱管において、フルオロカーボン冷媒側の管表面における熱伝達率は水側の熱伝達率より大きく、水側の管表面に溝をつけて表面積を大きくしている。 H27/06 答え

【×】 2種冷凍でも良いような問題かな。
 テキストは、P65下から7行目辺りからです。正解に直した文章を置いておきまする。
 水冷凝縮器の伝熱管において、フルオロカーボン冷媒側の管表面における熱伝達率は水側の熱伝達率より(かなり)小さく冷媒側の管表面に溝をつけて表面積を大きくしている。

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冷却水の水速

 テキストP66、適正な水速1~3m/sは、覚えるべし。(この先の空冷凝縮器の前面風速1.5~2.5m/s(テキストP723行目)と、混同しないように。)

・水冷凝縮器において、冷却水の冷却管内水速を大きくしても、冷却水ポンプの所要軸動力は変わらない。 H11/06 答え

【×】 冷却水量が増えるので、ポンプの所要軸動力は大きくなる。テキストP66真ん中辺り。

・冷却水の管内流速は、大きいほど熱通過率が大きくなるが、過大な流速による管内腐食も考え、通常1~3 m/s が採用されている。 H13/06 答え

【◯】 腐食の他に冷却管の振動、ポンプ動力の増大がある。←いずれ出題されるかも。

・水冷凝縮器の熱通過率の値は、冷却管内水速が大きいほど小さくなる。 H16/06 答え

【×】 「水速が小さ過ぎると、熱通過率が下がり、」と、テキストに書いてあるので、×。(…水速が大きいほど大きくなる。←こういう表現が正しいかは、不明。)

 03/03/26 04/09/03 05/03/19 07/03/21 08/04/18 09/05/24 10/09/07 11/06/22 12/06/18 13/06/14 14/07/15 15/06/16 16/08/15

 『SIによる 初級 冷凍受験テキスト』7次改訂版への見直し、済。(14/07/05)

修正・訂正箇所履歴

【2016/05/22 新設】

  • 「冷却塔」を「水冷凝縮器2 - Submenu」から「Submenu」へ移動した。(2017(H29)/02/04)

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【参考文献】

  • 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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