1種冷凍学識計算11月試験攻略-問5:令和元年度

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R404A用の高圧受液器として使用したい円筒胴圧力容器

 過去問をこなしているなら、無問題!!

第一種冷凍機械責任者試験 令和元年度 問5(11月試験)

問5 下記の仕様で製作された円筒胴圧力容器を、R404A用の高圧受液器として使用したい。これについて、次の(1)の問に、解答用紙の所定欄に計算式を示して答えよ。また、(2)の問に、解答用紙の所定欄に計算式を示して答えよ。

(20点)

(円筒胴圧力容器の仕様)
 使用鋼板          SM400B
 円筒胴の外径        Do = 620 mm
 円筒胴板の厚さ       ta = 13 mm
 円筒胴板の腐れしろ      α = 1 mm
 円筒胴板の溶接継手の効率   η = 0.7

ただし、R404Aの各基準凝縮温度における設計圧力は、次表の圧力を使用するものとする。

令和元年度問5基準凝縮温度の表

(1) この受液器が使用できる最高の基準凝縮温度(℃)を求めよ。また、その基準凝縮温度を選択した理由を記せ。

(2) この受液器に、基準凝縮温度50℃の設計圧力が作用したとき、円筒胴板に誘起される接線方向の引張応力σt(N/mm^2)と長手方向の引張応力σ1(N/mm^2)をそれぞれ求めよ。

(1) この受液器が使用できる最高の基準凝縮温度(℃)を求めよ。また、その基準凝縮温度を選択した理由を示せ。

 許容圧力は限界圧力(最高使用圧力)である。限界圧力をPaとすると、

1種冷凍学識令和元年度問5 限界圧力(最高使用圧力)Pa計算式

 使用鋼板SM400Bの許容引張応力σa=100N/m^2とする。

 ここで、円筒銅内径Diは、
 Di=620-13×2=594mmである。

 数値代入しましょ。

1種冷凍学識令和元年度問5 限界圧力(最高使用圧力)Pa計算式に数値代入
 (切り捨て)

答え 設計圧力は、限界圧力2.76Mpsを超えてはならないので、表より設計圧力は2.48Mpaまで使用可能であり、 このときの基準凝縮温度は55℃である。したがって、この容器が使用できる最高の基準凝縮温度は55℃である。

 (どんな問題の答えでも記述できるようにするために、ただ覚えるのではなくて  設計圧力   限界圧力   基準凝縮温度 の関係をイメージして文章を組み立てられるようにしておこう。


(2) この受液器に、基準凝縮温度50℃の設計圧力が作用したとき、円筒胴板に誘起される接線方向の引張応力σt(N/mm^2)と長手方向の引張応力σ1(N/mm^2)をそれぞれ求めよ。

 設問の表をここに記す(参考にするため)

令和元年度問5基準凝縮温度の表


 設問の表より基準凝縮温度50℃の設計圧力Pを2.21Mpaとする。

 ここで、接線方向の引張応力σtと、長手方向の引張応力σ1を求める式は、
 1種冷凍学識令和元年度問5 円筒胴接線方向応力σt計算式  1種冷凍学識令和元年度問5 円筒胴長手方向応力σ1計算式

 では、数値代入しましょ。

1種冷凍学識令和元年度問5 円筒胴接線方向応力σt計算式数値代入 1種冷凍学識令和元年度問5 円筒胴長手方向応力σ1計算式数値代入

 答え
  接線方向の引張応力σtは、50.5(N/mm^2)である。
  長手方向の引張応力σ1は、25.3(N/mm^2)である。

訂正箇所履歴

【2020(R01)/02/08 新設】

  • 数式の画像や解説など全般的に見直し。(2017(H29)/05/09)
  • 「R4407C用」→「R404A用」、「ta = 1 mm」→「ta = 13 mm」、修正。(2020(R02)/12/03)


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