1種冷凍学識計算講習検定試験攻略-問1:平成22年度

EchoLand-plus

コンパウンド圧縮機二段圧縮一段膨張冷凍装置です。

 コンパウンド圧縮機ですから、気筒数比が絡んできます。これに伴い、低段高段の冷媒循環量の比が求められます。

第一種冷凍機械責任者試験 平成22年度(講習検定試験)

問1 下記仕様のR22コンパウンド圧縮機を用いた二段圧縮一段膨張冷凍装置があり、その理論冷凍サイクルにおける各部の冷媒の状態および運転条件は次のとおりである。

平成22年度1種冷凍講習検定試験問1冷凍装置の運転条件

 このとき、次の(1)~(4)について、それぞれ解答用紙に計算式を示して答えよ。
 ただし、圧縮機の機械的摩擦損失仕事は熱として冷媒に加わるものとする。また、配管での熱の出入りはないものとする。

(20点)

 (1) 低段側冷媒循環量qmro(kg/s)と高段側冷媒循環量qmrk(kg/s)との比qmro/qmrkを求めよ。

 (2) 蒸発器入口の冷媒の比エンタルピーh8(kJ/kg)を求めよ。

 (3) コンパウンド圧縮機の実際の駆動軸動力P(kW)を求めよ。

 (4) 凝縮負荷Φk(kW)を求めよ。

なにはともあれ、概略図と(線図)を描きましょう。

第一種冷凍機械責任者学識【講習検定】平成22年度問1線図(コン二段圧縮一段膨張) 第一種冷凍機械責任者学識【講習検定】平成22年度問1概略図(コン二段圧縮一段膨張)

線図と概略図を、サクッと描けられれば鬼に金棒です。 コンパウンド圧縮機はこんな感じに描いています。

(1) 低段側冷媒循環量qmro(kg/s)と高段側冷媒循環量qmrk(kg/s)との比qmro/qmrkを求めよ。

 設問を読みこの基本式が出てくれば合格。(基本式は2冷レベル)

V・ηv = qmr・v基本式。 気筒数比aの基本式。

 よって、設問を基本式に当てはめると

VLの基本式。 VHの基本式。 となる。

 気筒数比は  3 なので、

比qmro/qmrkを一気にその1。 比qmro/qmrkを一気にその2。

  答え 0.682

(2) 蒸発器入口の冷媒の比エンタルピーh8(kJ/kg)を求めよ。

 なにわともあれ、中間冷却器の熱収支式を組み立てましょう。これが、この問1のポイント。

コンパウンド圧縮機二段圧縮一段膨張の中間冷却器概略図

 左辺に入るもの、右辺に出るものでまとめます。

  qmrk・h5 + qmro・h2´ = qmrk・h3 + qmro・h7
   (h2は、h2´であることに注意)

 qmroを左辺、qmrkを右辺にまとめます。

  qmro・h2´- qmro・h7 = qmrk・h3 - qmrk・h5

  qmro(h2´- h7) = qmrk(h3 - h5)
  ハイ、qmroとqmrkを含んだ熱収支式の出来上がり。

 ここで、h7 = h8であるから、h8を求めるには(1)の答えを利用して、熱収支式から次のように表す。

熱収支式をqmro/qmrkを含む式に変形
この式にすべての与えられた数値を代入すればh7が求められます。

 では、h2´を求めましょう。

h2´説明用線図

h2´を求める式に数値代入。

 ここで、qmro/qmrkは(1)で  0.682 と求めたので、与えられた数値と一緒に熱収支式に代入します。

qmro/qmrkの数値を式に与えられた値と一緒に熱収支式に代入

 ここで、h7 = h8  ∴ h8 = 217.3

  答え 217.3 (kJ/kg)

(3) コンパウンド圧縮機の実際の駆動軸動力P(kW)を求めよ。

基本式

 2冷レベルですが、基本式を並べておきます。

  P = PL + PH

PLとPHの基本式 Φoとqmroの基本式 (1)で求めた、qmro/qmrk比の式

では、qmroとqmrkを

qmroを求める qmrkを求める

じゃ、PLとPHを

PLを求める PHを求める

 ぇっと、四捨五入してないのは模範解答とのズレを小さくするためです。こんなに長く記述できませんから、実際の試験では短縮して一気に計算してくださいね。

では、Pを

 P = PL + PH数値代入。

  答え 41.7 (kW)

(4) 凝縮負荷Φk(kW)を求めよ。

Φk = P + Φo = 41.7 + 60 = 102

 別解で、qmrk(h4´-h3)でも求められますが、h4´を記すのが面倒なので略。

  答え 102 (kW)

コメント

 1冷の場合は熱収支を把握は必須です。コンパウンド圧縮機の問題は、気筒数比で解答を導くことが出来るかがポイントです。講習のときに勉強するはずです。。

訂正箇所履歴

【2018(H30)/07/07 新設】

  • (2)のh2´を求める式で、「 = h2 + ...」を「 = h1 + ...」に訂正した。(変わってないという方は、画像履歴のキャッシュを消去してください。) (2018/07/30)
  • (2)、「qmrk / qmro」→「qmro / qmrk」に修正。(ms様、ご指摘ありがとうございました。) (2020(R02)/10/10)

Back to top ↑