冷蔵庫用のフィンコイル蒸発器
冷蔵庫用フィンコイルは、けっこう出題される気が。
第一種冷凍機械責任者試験 平成25年度 問3（11月試験）
問3 R404Aを用いた冷蔵庫用のフィンコイル蒸発器が着霜のない状態で、次の仕様および運転条件で運転されている。この蒸発器について、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、蒸発器出口における冷媒の状温度差は算術平均温度差を用い、フィンコイル材の熱伝導抵抗じは無視できるものとする 。
（20点）
（1）蒸発器入口における冷媒の乾き度xを求めよ。
（2）着霜のない状態における蒸発器の外表面積基準の平均熱通過率K[kW/(m^2・K)]を求めよ。
（3）着霜のない状態における蒸発器の空気側伝熱面積A（m^2）を求めよ。
（4）着霜した場合の蒸発器の外表面基準の平均熱通過率K’［kW/(m^2・K)］を求めよ。ただし、霜の熱伝導率λは0.16W/(m・K)とし、霜の厚さδは2.0mmとする。
(1) 蒸発器入口における冷媒の乾き度xを求めよ。
この問題は、Pass！！
答え x ＝ 0.72
(2) 着霜のない状態における蒸発器の外表面積基準の平均熱通過率K[kW/(m^2・K)]を求めよ。
K＝の式は、『上級 冷凍受験テキスト：日本冷凍空調学会』＜9次：P101（8.5）式＞＜8次：P97（8.5）式＞を、参考にしてください。
答え K ＝ 0.039 [kW/(m^2・K)]
(3) 着霜のない状態における蒸発器の空気側伝熱面積A（m^2）を求めよ。
伝熱面積Aと問われれば、基本式はこれ。
Φo ＝ K・A・Δtm 参考：テキスト＜9次：P95右(8.2)式＞＜8次：P94右(8.3)式＞
なので、
ここで数値不明なのは、Δtmですね。もう、楽勝でしょう！？
過熱領域とか略してありまする。 （参考：テキスト＜9次：P95 図8.1＞＜8次：P94 図8.1＞）
では、算術平均温度差Δtmを求めましょう。
（参考：テキスト＜9次：P80((6.31)式)＞＜8次：P79 ((6.31)式)＞）
じゃ、Δtmを求め、Aまで一気に行きましょう。
答え A ＝ 16 (m^2)
(4) 着霜した場合の蒸発器の外表面基準の平均熱通過率K´［kW/(m^2・K)］を求めよ。ただし、霜の熱伝導率λは0.16W/(m・K)とし、霜の厚さδは2.0mmとする。
(2)のKの式に、霜の熱伝導率λと厚さδ（デルタと読む）を加えればよいですよね。なんか簡単だけども、落とし穴がある？
注）
- δ ＝ 2.0 (mm）は、0.002 (m) に単位変換すること。
- λ ＝ 0.16 W/(m・k) は、0.00016 kW/(m・k) に単位変換すること。
でも、単位変換せずとも答えは同じになる。
が、
単位変換の記述がないと減点なのかな？（不明）
答え K' ＝ 0.026［kW/(m^2・K)］
訂正箇所履歴
【2016/02/02 新設】
- （2）の問が欠落していたので、追加。（汗 （2016/02/02）
- （3）「A ＝ …」式の記号が違っていたので修正（下図）。（汗
（2016/02/02） - 数式の画像や解説など全般的に見直し。（2017(H29)/05/06）
- 『上級 冷凍受験テキスト』は、8次改訂版のみの表記とした。（2017(H29)/05/06）
- （4）の計算式、K → K´に修正した。（18(H30)/01/27）
- 『上級 冷凍受験テキスト』9次改訂版に対応。（2023(R05)/06/15）