空冷凝縮器
あなたならスラスラ解けるはず、(3)がポイントかな。
第一種冷凍機械責任者試験 平成13年度（講習検定試験）
問3 空冷凝縮器の仕様および運転条件は次のとおりである。これについて、次の各問にそれぞれの計算の過程を示して答えよ。
ただし、伝熱管材の熱伝導抵抗は無視し、冷媒と空気との間の温度差は算術平均温度差を用いよ。
（1） 外表面基準の熱通過率K［kW/(m^2・K)］を求めよ。
（2） 空気側の熱伝達率αa［kW/(m^2・K)］を求めよ。
（3） 凝縮負荷が上記の90％、空気入口温度ta1＝15℃になったときの凝縮温度tk(℃)を求めよ。ただし、送風量、熱通過率は変わらないものとする。
概略図です。
こんな感じに絵を描くと理解しやすいかも。
（1） 外表面基準の熱通過率K［kW/(m^2・K)］を求めよ。
設問で与えられた仕様から、次の公式が浮かばないようであれば撃沈でしょう。
基本式はこれ
Φk ＝ Caqvaρa(ta2 － ta1)
Φk ＝ K・A・Δtm
Φkは、
Φk ＝ Caqvaρa(ta2 － ta1)
＝ 1.00 × 6 × 1.2 × (37 － 27)
＝ 72 kW
Δtmは、
では、Kを。
答え 0.04 ［kW/(m^2・K)］
（2） 空気側の熱伝達率αa［kW/(m^2・K)］を求めよ。
基本式はこれ、
では、(1)で求めたKと設問の条件の値を代入しましょう。
答え 0.05 ［kW/(m^2・K)］
（3） 凝縮負荷が上記の90％、空気入口温度ta1＝15℃になったときの凝縮温度tk(℃)を求めよ。ただし、送風量、熱通過率は変わらないものとする。
凝縮負荷（すなわりΦk）が90％になった凝縮負荷をΦk’とすると、
Φk’ ＝ 72 × 0.9 ＝ 64.8 kW と、なります。
設問より、このとき ta1’ ＝ 15℃
なので、ta2’は、
Φk ＝ Caqvaρa(ta2 － ta1)より、
Ca、qva、ρaは変わっていないので、
次に、設問より 伝熱面積A
と 熱伝達率K
は変わっていない。このときの平均温度差Δtm’は、
よって、凝縮温度tk’は、
答え 26.7 (℃)
コメント
基本式さえ覚えていれば特に問題ないでしょう。（3）が少々パズル的ですが講習でたぶん勉強するでしょうし、落ち着いて考えれば大丈夫でしょう。（ただし、公式覚えていること必須。）
訂正箇所履歴
【2018(H30)/09/01 新設】
- (1)、(3)の解説の中で、「σa」→「ρa」に訂正。（2022(R04)/02/17）