凝縮温度50℃で運転されるR410A冷凍装置高圧受液器を制作したい。
過去問をこなしているなら、無問題かと。
第一種冷凍機械責任者試験 平成24年度 問5（11月試験）
問5 下記の仕様で、屋外に設置して凝縮温度50℃で運転されるR410A冷凍装置の高圧受液器（円筒胴圧力容器）を制作したい。この高圧受液器について、次の(1)および(2)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、R410Aの凝縮温度50℃における高圧部設計圧力は2.96Mpaを使用するものとする。
（20点）
(1) この受液器の円筒胴板の必要厚さta(mm)を整数値で求めよ。
(2) この受液器を最低の必要耐圧試験圧力で液圧による耐圧試験を実施するとき、円筒胴板に誘起される接線方向の引張応力σt(N/mm^2)を求めよ。
(1) この受液器の円筒胴板の必要厚さta(mm)を整数値で求めよ。
必要とする板厚taは、
『上級 冷凍受験テキスト：日本冷凍空調学会』＜9次：P178左 (12.5)式)＞＜8次：P171左 (12.5)式)＞＞
設計圧力2.96MpaをPとし、数値代入します。
答え ta ＝ 10 (mm)
なんだか、楽勝です。
(2) この受液器を最低の必要耐圧試験圧力で液圧による耐圧試験を実施するとき、円筒胴板に誘起される接線方向の引張応力σt(N/mm^2)を求めよ。
銅板に誘起される最大引張応力は円筒胴の接線方向の応力σtである。
（テキスト＜9次：P176左 (12.1式)＞＜8次：P169右 (12.1式)＞）
設計どおりに制作されたと確認されたものは、設計圧力を許容圧力としてもよいので、
最小試験圧力Ptは、
Pt ＝ 1.5P ＝ 1.5×2.96 ＝ 4.44 Mpa
以下、引用部分を参照にしてください。
設計圧力と許容圧力 （『上級 冷凍受験テキスト』＜8次：P169左 12.4.3 許容圧力 ((b))＞より引用）
(b)設計圧力どおり製作されたもので、腐食などがないことが確認されたものは、許容圧力の計算(板厚からの逆算など）をすることなく、設計圧力を許容圧力としてよい。
『上級 冷凍受験テキスト』9次改訂版については、下記の部分を参照のこと。
＜9次：P174左～ 12.4.2 設計圧力 左下から10行目～＞を引用。
高圧部の設計圧力は、表12.5(a)に示したように、基準凝縮温度によって区分されている。これは、装置を運転しているときの最高使用圧力が設計圧力と考えているからである。
表12.5は、9次改訂版では表12.5(a)と表12.5(b)に分割された。
テキスト＜9次：P175 12.4.3 許容圧力＞冒頭部分を引用しておく。
許容圧力とは、既存（既設）の設備が実際に許容できる圧力である。したがって、設計圧力をもとに計算して求められた最小の板厚と既存（既設）の圧力容器における腐れしろを除いた肉厚が同じならば、その圧力容器の設計圧力と許容圧力は等しくなる（12.8参照）
耐圧試験圧力 （『上級 冷凍受験テキスト』＜9次：P187右 (4) 試験圧力＞＜8次：P181左 (4) 試験圧力＞より引用）
耐圧試験の圧力は、液体で行う場合には設計圧力または許容圧力のいずれか低いほうの圧力の1.5倍以上の圧力とする。
なので、Ptで生じる最大引張応力は、
答え σt ＝ 88.8 (N/mm^2)
参考）この解答は平成19年度の(2)をほとんどコピペです。
訂正箇所履歴
【2016/03/21 新設】
- 数式の画像や解説など全般的に見直し。（2017(H29)/05/09）
- 『上級 冷凍受験テキスト』9次改訂版に対応。（2023(R05)/08/09）