1種冷凍学識計算講習検定試験攻略-問2:平成18年度

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満液式蒸発器

 満液式蒸発器に、乾き度の問いを加えられた問題です。

第一種冷凍機械責任者試験 平成18年度(講習検定試験)

 下図の管内蒸発式の満液式蒸発器を使用した冷凍装置が次の条件で運転されている。

平成18年度1種冷凍講習検定試験問2 満液式蒸発器冷凍装置運転条件

 このとき、次の(1)~(3)について、それぞれ解答用紙に計算式を示して答えよ。

(20点)

平成18年度1種冷凍講習検定試験問2 満液式蒸発器冷凍装置の概略図

(1) 冷凍能力Φo(kW)を求めよ。

(2) 蒸発器の冷媒循環量qmo(kg/s)を求めよ。

(3) 蒸発器出口の冷媒乾き度x7を求めよ。

なにはともあれ、、p-h線図を書きましょう。

平成18年度1種冷凍講習検定試験問2 満液式蒸発器冷凍装置p-h線図 平成18年度1種冷凍講習検定試験問2 満液式蒸発器冷凍装置の概略図縮小版

  • 受液器より出た冷媒液は膨張弁を経て、気液混合冷媒点4となって液集中器に入る。(qmr)
  • 気液混合冷媒は、飽和液点5と乾き飽和蒸気点1に分離される。
  • 飽和液点5は溜まっている液分相当(高さ)の、圧力が加わった点6の過冷却液となって出口より蒸発器に入る。(qmo)
  • 蒸発器の冷媒は熱交換し一部が蒸発する。
  • 蒸発器出口の冷媒は湿り蒸気の状態点7で液集中器に再び入る。(qmo)
  • 液集中器に入った湿り蒸気の飽和液分は下部に落ち、乾き飽和蒸気は点4で流入した乾き飽和蒸気と共に(qmr)圧縮機に入る。点1

(1) 冷凍能力Φo(kW)を求めよ。

 ぇ~と、満液式蒸発器の冷凍能力Φoは、『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<8次:P25左2.21式>を覚えておくしかないかな。(2冷レベル)

  Φo = qmr (h1 - h4)  ここに、h3=h4

平成18年度1種冷凍講習検定試験問2 満液式蒸発器冷凍装置冷凍能力Φoの式

   答え 36kW 超サービス問題ですね。

(2) 蒸発器の冷媒循環量qmo(kg/s)を求めよ。

 Φo=qmo(h7-h6)と、記憶していればよいですが、1種冷凍ですので熱収支から導き出してみましょう。


平成18年度1種冷凍講習検定試験問2 満液式蒸発器冷凍装置の液集中器ヒートバランス用説明図

 さて、図は液集中器辺りを抜き出して、冷媒循環量qmrと蒸発器の冷媒流量qmoを書き込んでみました。

 じゃ、左辺に入るもの、右辺に出るもので熱収支(ヒートバランス)の式を組みましょう。

 qmr・h4+qmo・h7=qmo・h6+qmr・h1  です。

qmrとqmoでまとめます。(エンタルピーの大きい方から引き算するように)

 qmo(h7-h6)=qmr(h1-h4)

ということは、

 Φo=qmr(h1-h4)= qmo(h7-h6) --(1)

と、言う事になるのでした。めでたしめでたし。


 さぁ、(1)式と(1)の答えから一気にかたづけましょう。

平成18年度1種冷凍講習検定試験問2 満液式蒸発器冷凍装置冷凍能力qmroの式(数値代入)
 なんか、小学生みたいですけど‥。

   答え 0.18 kg/s

 熱収支からの導き方をマスターしておけば応用が効くよ、きっと。

(3) 蒸発器出口の冷媒乾き度x7を求めよ。

 乾き度については、当サイトでは、問3攻略ページでまとめてあります。「1種冷凍学識計算攻略-一寸:乾き度xについて」

 と、言って終わるのも何なので、ここにコピペしておきましょう。

乾き度x説明用p-h線図1

 図は点cの乾き度をxcとすると、 飽和液Aが(hC - hA)の熱エネルギーを受け入れ点Cとなった。という、基本の一例p-h線図である。

 ここで、点Cの乾き度xcは、

乾き度x基本式
 である。

 では、問題のp-h線図と見比べてみてください。

(3)の乾き度x7p-h線図

 飽和液の点Aは点6(点5)、乾き飽和蒸気の点Bは点1となるので、

 ここで、点7の乾き度x7は、

乾き度x基本式設問の場合数値代入しましょ

   答え x7 = 0.923

 ご健闘をお祈りしています。

訂正箇所履歴

【2016(H28)/02/11 新設】

  • 手書き図変更、図中の数値間違い修正など全面的に見直し実施。(2018(H30)/08/13)

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