乾式蒸発器(学識編)- 熱通過率

 乾式蒸発器において、「熱通過率」にて抽出した問題を適にまとめてあります。けっこう難問かも…。

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熱通過率

 挿入してある図は、1冷用の熱計算ページで使用しているものを加工したものなので、ま、ジーっと見ていると何かが閃くかもしれない。

・乾式蒸発器は、冷媒が冷却管内を流れるが、熱通過率Kの基準伝熱面積は一般に被冷却物(外表面)側の面積とする。 H16ga/06 答え

【◯】 これは、難しいかも・・・。
 熱通過率は熱伝導抵抗と伝熱面積に関係し、有効内外伝熱面積比をフィンの付いている側の伝熱面積とフィンの付いていない側の伝熱面積のどちらを基準とするかで決まる。(よく分からないね・・・。)乾式蒸発器は、管外表面積を基準とする。
「上級 冷凍受験テキスト」<8次:P96右2行目~>を読んで。

フィンコイル蒸発器熱通過率・フィン外側基準
 図はフィンコイル蒸発器を模したもの。参考(テキスト<8次:P96図8.3>)

・乾式蒸発器の熱通過率は、冷却管外の流体の流速、着霜、冷却管内の油の滞留などにより大きく影響される。 H17ho/03 答え

【◯】 その通りなんだ (保安の問題だけどここに記す。)テキスト<8次:P212左の上から6行目~>この通りのことが書いてある。

フィンコイル蒸発器熱通過率・フィン外側基準・霜付きの場合

・乾式シェルアンドチューブ水冷却器における熱通過率低下の要因として、水側への水あかの付着、水流量の低下、冷媒側伝熱面への油膜形成、不凝縮ガスの滞留などが考えられる。 H20ho/03 答え

【×】 テキスト<8次:P212左上~>を読んでおけば、サービス問題である。
 ではなく、引っ掛け問題か!
 冷却器(蒸発器)は、不凝縮ガスは発生しない。テキスト<8次:P212左上には「不凝縮ガス」は一言も書かれていない。(汗

・フィンコイル乾式蒸発器では、霜が伝熱面に厚く付着すると、その熱伝導抵抗のため熱通過率が著しく低下する。 H18ga/06 答え

【◯】 このように学識の問題は、なぜ低下するのかを問われる。
熱伝導抵抗が大きくなるため、熱通過率が小さくなる。」
 「上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会」
 学識編では<8次:P97~P98左上>(フィンコイル乾式蒸発器つながり。計算式から説明している。)
 保安編では<8次:P212左(2)>(空気冷却器の問題だと、保安から出題されるだらう。)

・フィンコイル乾式蒸発器の熱通過率は、冷却管材の熱伝導抵抗が無視できる場合、被冷却物側熱伝達率、冷媒側熱伝達率、有効内外伝熱面積比が支配的であるが、霜や氷が付着した場合は霜や氷の厚さと熱伝導率を考慮する必要がある。 H27ga/06 答え

【◯】 その通りとしか言いようが無い。
 テキストは<8次:P97>を読みつつ、P98の(霜の伝導率)から読み解くしかないだろう。

・フインコイル乾式蒸発器では、熱通過率の基準伝熱面を被冷却物側(外表面側)にとり、内外表面積の違いによる熱通過率への影響を考慮して、有効内表面積を有効外表面積で除した有効内外伝熱面積比を熱通過率の計算に使用する。 H27ga/06

・フィンコイル乾式蒸発器では、熱通過率の基準伝熱面を外表面側にとり、内外表面積の違いによる熱通過率への影響を考慮して、有効内表面積を有効外表面積で除した有効内外伝熱面積比を熱通過率の計算に使用する。 R01ga/06 答え

【両方 ×】 ぅーん、有効内外伝熱面積比を意識して学んでないとムズいかも。テキストは<8次:P97右>  m:有効内外伝熱面積比=有効外面積/有効内面積 です。正しい文章にしてみますかね。

  フインコイル乾式蒸発器では、熱通過率の基準伝熱面を被冷却物側(外表面側)にとり、内外表面積の違いによる熱通過率への影響を考慮して、有効表面積を有効表面積で除した有効内外伝熱面積比を熱通過率の計算に使用する。 H27ga/06 
  フィンコイル乾式蒸発器では、熱通過率の基準伝熱面を外表面側にとり、内外表面積の違いによる熱通過率への影響を考慮して、有効表面積を有効表面積で除した有効内外伝熱面積比を熱通過率の計算に使用する。 R01ga/06 フィンコイル蒸発器熱通過率・フィン外側基準・霜付きの場合

図を置いておきますので参考にしてください。

・フィンコイル乾式蒸発器の熱通過率は、冷却管外表面(フィンを含む)の空気側を基準伝熱面とし、内外表面積の違いによる熱通過率への影響を考慮して、有効外表面積を有効内表面積で除した有効内外伝熱面積比を熱通過率の計算に使用する。 R02学/06 答え

【◯】 今度は正解です。
 面積を広げたほうが分子なので、mは1より大きいです。テキスト次ページ<8次:P97左>のインナーフィンチューブの場合は逆になる(内側にフィンが付いて面積が広い)ので注意ですよ。

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修正・訂正箇所履歴

【2016/07/09 新設】(← 履歴をここに作った日

  • テキスト8次改訂版へ対応。解説も少々見直し済み。(2016(H28)/12/14)
  • 「学識」問7を、「熱交換器」ページへ引っ越し。(2017(H29)/03/14)
  • 誤字訂正   有効表面程を →  有効表面 (2018(H30)/04/10)
  • 「フィンコイル蒸発器」→「フィンコイル乾式蒸発器」に修正。(2020(R02)/10/10)

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【参考文献・リンク】

  • SIによる初級受検テキスト:日本冷凍空調学会
  • 上級受検テキスト(SIによる上級受検テキスト):日本冷凍空調学会
  • 冷凍機械責任者(1・2・3冷)試験問題と解答例(13):日本冷凍空調学会
  • 第3種冷凍機械責任者試験模範解答集 :電気書院
  • 第1・2種冷凍機械責任者試験模範解答集 :電気書院

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