R404Aを用いた冷蔵庫用のフィンコイル蒸発器
問題文と（1）と（2）は平成21年度と同等、（3）と（4）は平成25年度と同等です。
第一種冷凍機械責任者試験 平成29年度 問3（11月試験）
問3 R404Aを用いた冷蔵庫用のフインコイル乾式蒸発器が、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)から(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態は乾き飽和蒸気とし、冷媒と空気との聞の温度差は算術平均温度差を用い、フインコイル材の熱伝導抵抗は無視できるものとする。
（20点）
（1） 冷凍能力Φo（kW）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積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0.18W/(m・K) とし、霜の厚さδは3.0mmとし、それ以外の条件は変わらないものとする。
（1） 冷凍能力Φo（kW）を求めよ。
まずは、乾き度xについて。参考：「一寸：乾き度xについて」
（参考図）
設問からの基本式はこれ。（解説は略）
変形して、h4を求めましょう。
…（1）
この、h4を求める式を導き出せるかがこの問題のポイントです。これさえできれば、あとは楽勝。
一応、二通りの計算を記しておきます。（一気に計算するかしないかだけなんですけどね…。）
方法1
冷凍能力Φoは、
Φo ＝ qmr(hD － h4)
（1）式を代入して、あとは数学。
答え Φo ＝ 11 kW
市販の模範解答では、たいがいこちらのようです。
方法2
冷凍能力Φoは、
Φo ＝ qmr(hD － h4)
まず、(1)式でh4を求めましょう。
では、Φoを、
答え Φo ＝ 11 kW
（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。
熱通過率Kは、この式。 （『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＞）
答え K ＝ 0.036 [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。
基本式はこれ。
テキスト＜9次：P104～105(例題8.1の(解))＞＜8次：P100～101(例題8.1の(解))＞を読む。
Φo ＝ K・A・Δtm
変形して
Φoは（1）で、Kは（2）で求めました、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。 （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 ＝ 41 (m^2)
（4） 着霜した場合の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。ただし、霜の熱伝導率λは0.18W/(m・K) とし、霜の厚さδは3.0mmとし、それ以外の条件は変わらないものとする。
(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 ＝ 3.0(mm）は、0.003(m)に単位変換すること。
- λ ＝ 0.18(W/m・k)は、0.00018(kW/m・k)に単位変換すること。
でも、単位変換しなくて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' ＝ 0.022［kW/(m^2・K)］
訂正箇所履歴
【2018/01/27 新設】
- (1)の方法2で
まず、(1)式でhxを求めましょう。
→まず、(1)式でh4を求めましょう。
に、訂正。 （2018(H30)/05/30） - 見出し
1種冷凍学識計算11月試験攻略-問3：平成21年度
→1種冷凍学識計算11月試験攻略-問3：平成29年度
に、訂正。 （2018(H30)/05/30） - （4）の 注）
・δ ＝ 2.0(mm）は、0.002(m)に単位変換すること。
→δ ＝ 3.0(mm）は、0.003(m)に単位変換すること。
に、訂正。 （2018(H30)/05/30） - （4）の 注）
・λ ＝ 0.16(W/m・k)は、0.00016(kW/m・k)に単位変換すること。
→λ ＝ 0.18(W/m・k)は、0.00018(kW/m・k)に単位変換すること。
に、訂正。 （2018(H30)/06/04） - 訂正箇所履歴の訂正（上の一行内）の訂正 （2019/04/01）
- 問題文の
出口空気温度 ta1 ＝ －10℃
→出口空気温度 ta2 ＝ －10℃
に訂正。 （2019/04/01） - 『上級 冷凍受験テキスト』9次改訂版に対応。（2023(R05)/06/27）