1種冷凍学識計算11月試験攻略-問2:平成22年度

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2台の蒸発器

 1台の圧縮機と2台の蒸発器の冷凍サイクル。ちょと、戸惑いますが、眺めている内に、たいしたことないと思ってきます。たぶん

第一種冷凍機械責任者試験 平成22年度(11月試験)

問2 アンモニアを冷媒とする蒸発温度の異なる2台の蒸発器を1台の圧縮機で冷却する冷凍装置は、下図のとおりである。

 この装置において、蒸発器Ⅰを流れる流量(kg/s)と蒸発器Ⅱを流れる流量(kg/s)の比は1:1である。この装置の冷凍サイクルの運転条件と圧縮機の効率は、下記のとおりである。

 この装置について、次の(1)~(4)の問に、解答用紙の所定欄に計算式を示して答えよ。
 ただし、配管での熱の出入りはないものとする。 (20点)

第一種冷凍機械責任者試験「学識」問2(平成22年度)全負荷時の運転条件

第一種冷凍機械責任者試験問2(平成22年度)の問題図

 (1)凝縮器を流れる実際の冷媒循環量qmr(kg/s)を求めよ。

 (2)蒸発器Ⅰと蒸発器Ⅱの合計の実際の冷凍能力Φo(kW)を求めよ。

 (3)圧縮機の実際の圧縮軸動力P(kW)を求めよ。

 (4)実勢の成績係数(COP)Rを求めよ。

p-h線図を書きましょう。

 テキストでは、『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<8次:P21 (図2.11 )>です。

 第一種冷凍問2 平成22年度p-h線図 第一種冷凍機械責任者試験問2(平成22年度)の問題図説明用

  • 「蒸発器Ⅰを流れる流量(kg/s)と蒸発器Ⅱを流れる流量(kg/s)の比は1:1」は、出題者のサービス?
  • h8、h6、h1の熱収支の式が組み上がれば大丈夫でしょう。

(1)凝縮器を流れる実際の冷媒循環量qmr(kg/s)を求めよ。

 ここで、注意するのはピストン押しのけ量の単位です。出題では(m^3/h)の数値です。(m^3/s)に変換して計算しましょう。 (この公式がわからない場合は、2種から勉強やり直しです。)

qmrを求める

  答え 0.2 (kg/s)

(2)蒸発器Ⅰと蒸発器Ⅱの合計の実際の冷凍能力Φo(kW)を求めよ。

 冷凍能力Φoは、蒸発器ⅠとⅡの冷凍能力をそれぞれ、Φo1とΦo2とする。

 図を見ながらどうぞ。

qmrを書き加えたサイクル図

  Φo = Φo1 + Φo2  で、ある。

   Φo1 = qmr1(h5 - h4))

   Φo1 = qmr2(h8 - h7))

 ここで、問題で指定されているqmrの条件は、

  qmr1 : qmr2 = 1 : 1 である。

 なので、

   Φo1 = 1/2qmr(h5 - h4)

   Φo1 = 1/2qmr(h8 - h7)  と、なる。

 そういうわけで、

Φoを求める

 答え Φo = 218 kW

(3)圧縮機の実際の圧縮軸動力P(kW)を求めよ。

 さて。Pは、

Pを求める

 ですが、h1が不明です。h1を導き出すには、a点の熱収支を式にまとめればよいですね。

第一種冷凍問2 平成22年度ヒートバランス

出るものを左辺、入るものを右辺にまとめます。

 qmr・h1 = qmr1・h6 + qmr2・h8

ここに、

qmr1 = 1/2qmr

qmr2 = 1/2qmr

なので、

 qmr・h1 = 1/2qmr・h6 + 1/2qmr・h8

h1を求め、Pまで一気に。

h1を求める Pを求める

  答え P = 73 kW

(4)実勢の成績係数(COP)Rを求めよ。

 さくっと、

(COP)Rを求める

  答え (COP)R = 3.0


 この問題の要点は、

  • 2台の蒸発器の冷媒循環量の理屈を把握しているか。
  • 冷媒混合点の熱収支を理解しているか。

 ぐらいかな。他は、第2種冷凍レベルです。

 上記の解説から、市販の模範解答のように一気に組み立てた式を作り短縮する練習をしましょう。本番ではこんなに書くスペースがありません。ご健闘をお祈りします。


 ご健闘をお祈りします。

訂正箇所履歴

【2016/02/11 新設】

  • スマホなどで崩れる計算式などを、自動で大きさが変化する画像にした。(2017(H29)/04/27)
  • 『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』8次改訂版に対応。(2017(H29)/04/28)
  • (3)の式画像の画が表示されない時のコメントが違っていたので修正。(2018(H30)/01/22)

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