冷媒液強制循環式冷凍装置
ポンプで強制的に冷媒液を蒸発器に送り込む。
第一種冷凍機械責任者試験 平成21年度（11月試験）
問2 R22を冷媒とする油戻し装置つき冷媒液強制循環式の冷凍装置の略図は、下図のとおりである。この装置において、圧縮機の冷媒循環量がqmr ＝ 1.0kg/sで、低圧受液器からの油戻し装置を通る冷媒流量がq'mr ＝ 0.1kg/sである。 この理論冷凍サイクルの各点における比エンタルピーの値は、下記のとおりである。
この装置について、次の（1）の問は解答用紙のp-h線図上に、また、（2）、（3）および（4）の問は、解答用紙の所定欄に計算式を示して答えよ。
ただし、液ポンプの軸動力による冷媒への熱入力および配管での熱損失は無視できるものとする。 （20点）
（運転条件） h2 ＝ 445 kJ/kg h3 ＝ 250 kJ/kg h4 ＝ h5 ＝ 227 kJ/kg h6 ＝ h7 ＝ 177 kJ/kg h11 ＝ 397 kJ/kg
（1） この冷凍装置の理論冷凍サイクルを解答用紙のp-h線図上に描き、点1～点12の各状態点を図中に記入せよ。
（2） 冷凍能力Φo（kW）を求めよ。
（3） 圧縮機の理論圧縮軸動力Pth（kW）を求めよ。
（4） 理論成績係数(COP)thを求めよ。
（1）この冷凍装置の理論冷凍サイクルを解答用紙のp-h線図上に描き、点1～点12の各状態点を図中に記入せよ。
テキストでは、『上級 冷凍受験テキスト：日本冷凍空調学会』＜9次(8次)：P26＞です。（理屈を把握して）覚えておくしかありません。
解答図
参考図 ＜＜大きな図＞＞
（2）冷凍能力Φo（kW）を求めよ。
冷凍能力は、 Φo ＝ qmr（h1－h3） です。
いろいろ理屈を考えるとつかれるので、丸暗記でどうでしょう。テキスト＜9次(8次)：P26右（2.22）式＞です。
h1が不明なので、導き出さねばなりませぬ。
熱収支の式を組み立てます。
流出するものと流入するものを左辺右辺にまとめましょう。
qmr・h1 ＝ (qmr － q'mr)・h11 ＋ q'mr・h12
この式が組み上がれば楽勝です。
h1は、
ところが、h12が不明なのです。h12を求めるには、熱交換器の熱収支から導きましょう。
左辺に流入するもの、右辺に流出するものをまとめます。
qmr・h3 ＋ q'mr・h6 ＝ qmr・h4 ＋ q'mr・h12
上記式よりh12が求められます、一気に数値代入まで行きましょう。
ではh1を求め、Φoまで一気に行きましょう。
答え 148 kW
（3）圧縮機の理論圧縮軸動力Pth（kW）を求めよ。
h1を求めてあるので
答え 47（kW）
（4） 理論成績係数(COP)thを求めよ。
ΦoとPthを求めてあるので、
答え 3.15
ご健闘をお祈りします。
訂正箇所履歴
【2016/02/11 新設】
- （1）解答の参考図に、＜＜大きな図＞＞を追加。（2016/10/22）
- 『上級 冷凍受験テキスト：日本冷凍空調学会』＜8次：P***＞追加。（2016/10/27）
- （2）の解説で、h12を求める部分が欠落していたので追加。（2016/10/27）
- （4）の解説で、Φo ＝ を、 (COP)th ＝ に、修正。（2016/10/27）
- 図など少々見直し。（2017/04/27）
- 『上級 冷凍受験テキスト』9次改訂版に対応。（2023(R05)/06/01）