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水冷凝縮器2-水あかの影響

 この頁は『初級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<8次:P70~P71 (6.2.5 水あかの影響)>に関連した問題です。 出題数は、このページの水あかと、次ページの不凝縮ガスが、断然多い。

水あかの付着したローフィンチューブ概略図

 図は、水あかの付着したローフィンチューブの概略図である。外側のフィンおよび水あかの作図はこれが限界である。イメージ的にとらえてほしい。

 良問題を二問置いておきましょう。

・水冷凝縮器では、冷却水中の汚れや不純物が冷却管内面に水あかとして付着し、水あかの熱伝導率が大きいので、熱通過率の値が大きくなり、凝縮濃度が上昇する。 H21/06 答え

【×】 水あかの影響による「熱伝導率」「熱通過率」「凝縮温度」の関係を簡潔に問われる良い問題です。正しい文章にしてみましょう。

  水冷凝縮器では、冷却水中の汚れや不純物が冷却管内面に水あかとして付着し、水あかの熱伝導率が小さいので、熱通過率の値が小さくなり、凝縮濃度が上昇する。

・水冷凝縮器の冷却水側に水あかが厚く付着すると、水あかの熱伝導率が小さいので伝熱が阻害され、凝縮圧力は高くなり、圧縮機動力は増加する。 H28/06 答え

【◯】 水垢の影響で圧縮機動力の関係も加わった素直な良い問題ですね。テキスト<8次:P70 (6.2.5 水あかの影響)>の冒頭3行がズバリ的。(  凝縮圧力が高くなり(H28/06) は   凝縮温度が上昇する(H21/06) と、ペアです。)


水あかの影響

 テキスト<8次:P70~P71>水あかの影響は、毎年と言ってもよいほど出題されます。年代順に並べてあります。

・水冷凝縮器の冷却管の内面に水あかが付着すると、圧縮機の動力は減少する。 H09/03(冷凍装置の問題) 答え

【×】 凝縮器に水あかが付着すると、凝縮圧力が高くなり圧縮圧力が大きくなって圧縮動力は増加する。

・水冷凝縮器の冷却管に水あかが厚く付着すると、冷媒の凝縮温度は下がる。 H09/06 答え

【×】 熱の流れが悪くなり熱通過率が小さくなって、凝縮温度(圧力)は高くなる。

・水冷凝縮器の凝縮圧力が上昇した。この原因として、冷却管内の水あかの付着、不凝縮ガスの滞留などが考えられる。 H10/06 答え

【◯】 凝縮圧力の上昇:水あか、不凝縮ガス、冷却水温度の上昇、負荷の増加など

・水冷凝縮器の冷却管に水あかが厚く付着すると、熱通過率の値が大きくなる。 H14/06 答え

【×】 水あかは熱伝導率が小さいので、熱伝導抵抗が大きくなり熱通過率は小さくなる。

・水冷凝縮器内に不凝縮ガスが混入すると、冷媒側の熱伝達が不良となって、凝縮圧力が上昇し、不凝縮ガスの分圧相当分以上に凝縮圧力が高くなる。 H15/06 答え

【◯】 その通り。
不凝縮ガスの問題は、このあと【不凝縮ガス】でたくさん出題される。まぁ、ジャブって感じで、ここに入れてあります。

・水冷冷却器では、水あかは凝縮能力に影響するが、凝縮圧力におよぼす影響はほとんどない。 H15/06 答え

【×】 水あか→熱通過率減少→凝縮圧力(温度)が上昇

・冷却管の内面に水垢が付着すると、水あかは熱伝導率が小さいので熱通過率の値は大きくなる。 H20/06 答え

【×】 伝導率が小さい大きい、熱通過率が小さい大きい…、勉強していないと分からないかも。
 テキスト<8次:P70 (6.2.5 水あかの影響)>の冒頭2行目がズバリかな。正しい文章にしておきましょう。
  冷却管の内面に水垢が付着すると、水あかは熱伝導率が小さいので熱通過率の値は小さくなる。

・水冷凝縮器では、冷却水中の汚れや不純物が冷却管内面に水あかとして付着し、水あかの熱伝導率が大きいので、熱通過率の値が大きくなり、凝縮濃度が上昇する。 H21/06 答え

【×】 ほら、水垢の問題はけっこう出るよ。(良問に昇格!この頁の冒頭にコピペしてあります。)正しい文章にしておきましょう。

  水冷凝縮器では、冷却水中の汚れや不純物が冷却管内面に水あかとして付着し、水あかの熱伝導率が小さいので、熱通過率の値が小さくなり、凝縮濃度が上昇する。

・冷却管の水あかの熱伝導抵抗を汚れ係数で表し、汚れ係数が大きいほど熱通過率が低下する。 H22/06 答え

【◯】 水あかの熱伝導抵抗は汚れ係数(f)で表される。テキスト<8次:P70 (6.2.5 水あかの影響)>の頭から4行目。

・冷却管の水あかの熱伝導抵抗を汚れ係数で表すと、汚れ係数が大きいほど、熱通過率が低下する。 R02/06 答え

【◯】 10年後の令和になっても、幾千年経っても、水垢と熱通過率の関係は変わりませんね。

・水あかは熱伝導率が大きく、熱の流れを妨げる。その結果、熱通過率が小さくなり、凝縮器能力が減少し、凝縮温度が上昇するので、圧縮機の軸動力は増加する。 H23/06 答え

【×】 水あかは熱伝導率がとっても小さい! テキスト<8次:P58 (表5.1 熱伝導率)>を見てもらいたい。

・水冷凝縮器の冷却管に水あかが付着すると、冷却水流速が大きくなり、熱通過率の値も大きくなる。 H24/06 答え

【×】 水あかの影響は、熱通過率が小さくなる。ので、【×】とすぐわかるが。
 水あか付着時の冷却水流速?って?テキストに書いてないんだけど…。垢が溜まれば水の流れは悪くなるよね、冷却水流速は小さくなるのではあるまいか。
 まて、口径が小さくなるから流速は大きくなる?
 まさか、熱の流れが…云々とか、の問題文間違い?そんなことはないよね…。いずれにしろ、少々違和感ある問題の感あり。24年か…

・水冷凝縮器の冷却水側に水あかが厚く付着すると、水あかの熱伝導率が小さいので伝熱が阻害され、凝縮圧力は高くなり、圧縮機動力は増加する。 H28/06 答え

【◯】 素直な良い問題ですね。解説なし。

・水冷凝縮器に付着する水あかは、熱伝導率が大きく、熱の流れを妨げる。 H29/06 答え

【×】 素直な良いバツ問題ですね。  水冷凝縮器に付着する水あかは、熱伝導率が小さく、熱の流れを妨げる です。

・水冷横形シェルアンドチューブ凝縮器の冷却管の内面に水あかが付着すると、水あかは熱伝導率が小さいので、熱通過率の値は大きくなる。 H30/06 答え

【×】   水冷横形シェルアンドチューブ凝縮器の冷却管の内面に水あかが付着すると、水あかは熱伝導率が小さいので、熱通過率の値は小さくなる。 ですね。

・水冷横形シェルアンドチューブ凝縮器では、冷却水中の汚れや不純物が冷却管表面に水あかとなって付着し、水あかの熱伝導率が小さいので、熱通過率の値が小さくなり、凝縮温度が低くなる。 R01/06 答え

【×】 祝!令和、水あか初問題。…はぃ、正しい文章にしてみますかね。

  水冷横形シェルアンドチューブ凝縮器では、冷却水中の汚れや不純物が冷却管表面に水あかとなって付着し、水あかの熱伝導率が小さいので、熱通過率の値が小さくなり、凝縮温度が高くなる。

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 『SIによる 初級 冷凍受験テキスト』7次改訂版への見直し、済。(14/07/05)
 『初級 冷凍受験テキスト』8次改訂版への見直し、済。(20/05/31)

修正・訂正箇所履歴

【2016/05/22 新設】

  • 「冷却塔」を「水冷凝縮器2 - Submenu」から「Submenu」へ移動(分離ページ移動)した。(2017(H29)/02/04)
  • 挿絵を挿入した。(2019(R1)/07/15)
  • テキスト8次改訂版(R01(2019)-11月改訂)へ対応、および、文章を見直し。(2020(R02)/05 /31)
  • H21/06の解説に誤植があったので訂正。
    【誤】  水冷凝縮器では、冷却水中の汚れや不純物が冷却管内面に水あかとして付着し、水あかの熱伝導率が小さいので、熱通過率の値が大きくなり、凝縮濃度が上昇する。
    【正】  水冷凝縮器では、冷却水中の汚れや不純物が冷却管内面に水あかとして付着し、水あかの熱伝導率が小さいので、熱通過率の値が小さくなり、凝縮濃度が上昇する。 (2021(R03)/09/23)
  • 一部解説文見直し、ページ冒頭の問題追加と解説見直し。(2021(R03)/09/23)

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【参考文献】

  • 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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