1種冷凍学識計算11月試験攻略-問3:平成14年度

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ローフィン管を使用した水冷シェルアンドチューブ凝縮器

 水冷凝縮器のオーソドックスな問題かと。

第一種冷凍機械責任者試験 平成14年度 問3(11月試験)

問3 ローフィン管を使用した水冷シェルアンドチューブ凝縮器があり、その仕様および運転状態は次の通りである。この凝縮器について、次の(1)および(2)の問に計算式を示して答えよ。
 ただし、冷媒と冷却水との間の温度差は算術平均温度差を用いて計算せよ。また、冷却管材の熱伝導抵抗は無視できるものとする。

(20点)

1種冷凍学識平成14年度問3運転条件

  (1)冷却管の外表面積基準の熱通過率Kは何kW/(m^2・K)か。
  (2)冷却水量qmwは何kg/sか。

(1)冷却管の外表面積基準の熱通過率Kは何kW/(m^2・K)か

 下図と基本式は、1種学識計算攻略問3の[有効内外面積比mについて]からコピペ

ローフィンチューブ

水冷シェルアンドチューブ凝縮器(ローフィンチューブ)図

 基本式はこれ、

水冷シェルアンドチューブ凝縮器(ローフィンチューブ)有効内外面積比式

【参考】 『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<9次:P88右 ((7.9)式 、P90右下 (例題7.3))(<8次:P87右 ((7.9)式 、P88右下 (例題7.3))>)

 数値を代入して

H14年度問3(1)のKの計算式

  答え K = 0.901[kW/(m^2・K)]

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(2)冷却水量qmwは何kg/sか。

 解き方は、『上級 冷凍受験テキスト』<9次:P90右下 (例題7.3)(<8次:P88右下~ (例題7.3 )>)を参照してもらいたい。 算術平均温度差Δtmについては、<9次(8次):P84右 (算術平均温度差を用いた場合 (7.6)式)をどうぞ。

 ちょっと、流れを書いておきましょう。

  1. Δtm = tk - {(t1 + t2)/2} より、算術平均温度差Δtmを求める。
  2. Φk = K・A・Δtm より、凝縮負荷Φkを求める。
  3. Φk = Cw・qmw(t2 - t1) より、冷却水量qmwを求める。

 では、算術平均温度差Δtmを求めましょう。

Δtmとtkの式

 では、凝縮負荷Φkを。

Φkを求める式

 じゃ、冷却水量qmwを。

冷却水量qmwを求める式

  答え qmw = 4.304 (kg/s)

訂正箇所履歴

【2016/03/09 新設】

  • 数式の画像など全般的に見直し。(2017/05/01)
  • 『上級 冷凍受験テキスト』9次改訂版に対応。(2023(R05)/06/08)

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