円筒胴用に板厚9mm、鏡板用に板厚6mmのSM400BをR404A用高圧受液器を設計したい。
平成23年度と同等の問題です。
第一種冷凍機械責任者試験 平成29年度 問5（11月試験）
問5 下記の仕様の鋼板を用いて、屋外設置の凝縮温度40℃で運転されるR404A用高圧受液器を製作したい。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、R404A冷凍装置の基準凝縮温度43℃における高圧部設計圧力は1.86MPaとする。
（20点）
（1）設計可能な最大の円筒胴の外径Do（mm）を整数値で求めよ。
ただし、溶接継手の効率は0.70とする。
（2）(1)で求めた円筒胴に取り付ける鏡板の形状は半球形とし、この鏡板には溶接継手はないものとする。この鏡板の必要厚さta（mm）を計算して求め、これに厚さ8mmの鋼板を用いることができるかを判断せよ。
ただし、円筒胴と鏡板は外形寸法を同ーとする。
（1）設計可能な最大の円筒胴の外径Do（mm）を整数値で求めよ。ただし、溶接継手の効率は0.70とする。
- 腐れしろαは屋外設置なので、α＝1とする。
- 許容引張応力σaはSM400Bなので、σa＝100N/mm^2とする。
- 溶接効率はηとする。η ＝ 0.7
- 円筒胴板厚 ta ＝ 10mm
- 設計圧力をPとする。P ＝ 1.86Mpa
次式よりDiを求める。（テキスト＜9次：P179左 (12.8)式＞＜8次：P172左 (12.8)式＞）
式の変形が面倒だなぁ…。本番では、変形過程は記述しなくても全然良いです。参考に書いておきます。
じゃ、数値代入しましょう。
整数値指定なので、小数点以下は切り捨てる。（四捨五入して667とすると致命的間違い。0点かも。）
内径Diは、666mmとなる。よって、外径Do＝666＋2×10＝686mm
答え Do ＝ 686 mm
（2）(1)で求めた円筒胴に取り付ける鏡板の形状は半球形とし、この鏡板には溶接継手はないものとする。この鏡板の必要厚さta（mm）を計算して求め、これに厚さ8mmの鋼板を用いることができるかを判断せよ。ただし、円筒胴と鏡板は外形寸法を同ーとする。
鏡板の計算は必須になるのかな、ま、頑張って公式覚えてください。
半球系鏡板の必要板厚taは、
テキスト＜9次：P179右 (12.11)式＞＜8次：P173左 (12.11)式＞
さて、与えられている数値は、
- 腐れしろ α ＝ 1mm
- 半球形形状に関する係数 W ＝ 1
- 鏡板は溶接継手がないので η ＝ 1
- 板厚 t ＝ 8mm
- 外径 Do ＝ 686mm
鏡板の半径Rは、（算数なので説明略）
数値代入します。
ここで、四捨五入して4.1としないこと、致命的間違いで0点になるかも…。
答え 必要板厚は4.2mmであるから、板厚8mmの板材を用いてもよい。
訂正箇所履歴
【2018(H30)/01/27 新設】
- （2）「鏡板は溶接ないので η ＝ 1」→「鏡板は溶接継手がないので η ＝ 1」に修正。（2020(R02)/12/12）
- 『上級 冷凍受験テキスト』9次改訂版に対応。（2023(R05)/08/09）