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空冷凝縮器(P74~P76)

 空冷凝縮器は、家庭用エアコンの室外機を、ジッと観察すれば参考になるかも。(夢中になって、通報されないように。)

 『初級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<8次:P74~P76>

 空冷は、乾球・湿球、顕熱・潜熱、なにが関係しているか…あなたは、もてあそばれる。一度把握すれば怖くない。健闘を祈る。


空冷凝縮器の構造P74

 テキスト<8次:P74 (6.3.1 空冷凝縮器の構造)>です。  顕熱 がポイントかな。

・空冷凝縮器の凝縮温度は、流入空気の風量と乾球温度により変化するが、湿球温度の影響を受けない。 H10/06 答え

【◯】 空冷凝縮器は冷媒を冷却し凝縮させるのに、空気の顕熱を用いる凝縮器をいう。テキスト<8次:P74>冒頭。
 顕熱:物体の状態変化なしに温度のみを変化させる熱。
 (送風空気の風量と乾球温度により冷却される、湿球温度の影響は受けない。)
 乾球温度 :ようは大気を計る棒温度計の指示値
 湿球温度 :湿球温度計の指示値(大気中の水分が蒸発する温度)

・空冷凝縮器では、凝縮温度は空気の湿球温度が関係する。 H15/06 答え

【×】 湿球温度は関係しないですね!

【お知らせ】

------- 突然すみません。お知らせ -------
 注意)EchoLandの解説文(問題文を除く)は転載の許可をしていません。無断転載は著作権侵害の法律違反になります。 ご利用規約・個人情報の取扱い(プライバシーポリシー)についてをお読みください。(by echo)

・空冷凝縮器は、外気の顕熱による冷却作用を利用している。H16/06 答え

【◯】 ぅむ。 空気の顕熱(乾球温度)で冷却する。ま、室内のエアコンでいえば部屋の空気は液体にも固体にもならず気体のまま熱交換するってことだね。

・空冷凝縮器とは、冷媒を冷却して凝縮させるのに、空気の顕熱を用いる凝縮器をいう。 H11/06

・空冷凝縮器は、冷媒を冷却して凝縮させるのに、空気の顕熱を用いて冷却する凝縮器である。 H20/06 H26/06 H29/06

・空冷凝縮器は、冷媒を冷却して凝縮させるのに、空気の顕熱を用いる凝縮器である。 H30/06 答え

【全部 ◯】 テキスト<8次:P74>の一番最初の重要な一文。
  空冷凝縮器は冷媒を冷却し凝縮させるのに、空気の顕熱を用いる凝縮器をいう。

・空冷凝縮器では、冷媒ガスを冷却して凝縮させるのに、空気の潜熱を利用している。 H17/06 答え

【×】 ↓これ覚えてね。
  顕熱:物体の状態変化なしに温度のみを変化させる熱。
  潜熱:物体の状態が変化するに必要な熱量。
 要するに、空気の温度だけ変化して、空気の状態は変わらない…、イメージ湧いてきましたか?

・空冷凝縮器は、空気の潜熱を用いて冷媒を凝縮させる凝縮器である。 R02/06 答え

【×】   空冷凝縮器は、空気の顕熱を用いて冷媒を凝縮させる凝縮器である。

・一般に空冷凝縮器では、水冷凝縮器より冷媒の凝縮温度が高くなる。 H27/06 R05/06 答え

【◯】 ぅむ。 楽勝の良い問題ですね。テキスト<8次:P74 5行目>にズバリ。


水冷と空冷の熱通過率比較

 テキスト<8次:P74 (6.3.1 空冷凝縮器の構造)>の表題から3行目に水冷凝縮器との熱通過率の比較が記されている。それがこの問6で出題されている。ややこしい日本語の問題でもある。

・熱通過率の値は、水冷凝縮器のほうが空冷凝縮器よりも小さい。 H17/06 答え

【×】 「熱通過率」は、「熱の通り抜けやすさ」だから大きい方が熱がとおりやすい。
 で、水と空気を比べると、やっぱし水の方が熱がとおりやすいイメージがあるよね…。
 なので、熱通過率は
     水冷のほうが空冷よりも値が大きい。◯
     水冷のほうが空冷よりも値が小さい。×
     水冷よりも空冷のほうが値が大きい。×
     水冷よりも空冷のほうが値が小さい。◯

     空冷のほうが水冷よりも値が大きい。×
     空冷のほうが水冷よりも値が小さい。◯
     空冷よりも水冷のほうが値が大きい。◯
     空冷よりも水冷のほうが値が小さい。×

 といった具合、引っかからないように…、イメージ、イメージ。

・水冷凝縮器と空冷凝縮器を比べると、熱通過率の値は水冷凝縮器のほうが大きい。 H24/06 答え

【◯】 はぃ、もう迷いませんね。正しいです、正しいです!


空冷凝縮器の構造(フィン)P74

 フィン構造の問題は、フィンの伝熱関連に出題が多いので、構造的な出題はレアであろう。今後のために by echo 問題を追加しておこう。

・一般にアンモニア冷凍装置では、フィンピッチ2mm程度のプレートフィンの空冷凝縮器が使用されている。 H13/06 答え

【×】 良い問題か、嫌らしい問題か、微妙…。
 テキスト<8次:P74 7行目>辺りからプレートフィン空冷凝縮器の説明がある。そこには  中・小形のフルオロカーボン冷凍装置位広く使用されている と記されている。

・プレートフィン空冷凝縮器は、薄板で作られたフィンに穴をあけて、そこに冷却管を通し、このフィンをある間隔で冷却管に圧着させた形をしており、フィンの材料・形状、冷却管の種類、前面風速、入口空気の乾球温度などによって、熱交換性能が変化する。 H22/06 答え

【◯】 ぅむ、長文に惑わされないように。テキスト<8次:P74>を読んでいれば、たいした問題ではない。

・中・小形のフルオロカーボン冷凍装置では、一般にアルミニウムの薄板で作られたフィンピッチ2mm程度のプレートフィンの空冷凝縮器が使用されている。 by echo 答え

【◯】 そのとおりです!腐食性のある特殊な環境では銅板を使うらしいです。テキスト<8次:P74 7~14行>

プレートフィン空冷凝縮器フィンピッチ イメージ図

・冷却用の空気が通過する方向の冷却管の本数を段数、また、これに直角の方向の冷却管の本数を列数と呼ぶ。 by echo 答え

【×】 逆です!文章だけだとわかりにくいかな?図を書いてみようか。テキスト<8次:P74 17~20行>

プレートフィン空冷凝縮器 列 段 イメージ図

冷却用の空気が通過する方向の冷却管の本数を列数、また、これに直角の方向の冷却管の本数を段数と呼ぶ。


空冷凝縮器の伝熱P74~P76

 出題数は、ポツリポツリかな。

熱伝達率について

 フィンを付ける理由がこれで分かるでしょう。

・空冷凝縮器では、空気側熱伝達率が冷媒側熱伝達率よりも小さいので、冷却管外側にフィンを付けて表面積を増大する。 H19/06 答え

【◯】 その通り!としか言いようがない。なぜフィンを付けるか良く考えて(イメージして)おこう。テキスト<8次:P76 上3行>にズバリ的。

・空冷凝縮器では、空気側熱伝達率が冷媒側伝熱率に比べて小さいので、内外の熱伝達抵抗を同程度にするために、冷却管の空気側の外面にフィンをつけて表面積を増大する。 H21/06 答え

【◯】 ぅむ。テキスト読んでいれば素直に◯とする問題。


前面風速

 出題されるかされないか予想がつかないですが、予想問題 by echo を追加しておきます。(2021(R03)/12/28記ス)

・空冷凝縮器に入る空気の流速(前面風速)は一般に0.5~3m/s位である。 H09/06 答え

【◯】 これは平成9年度の問題で、テキスト<8次:P76 4行目>の数値1.5~2.5m/sと違うが正解である。というのは、5次改訂版(平成15年)に問題文の数値から変更になっている。技術の発達のためか?

・空冷凝縮器は、冷媒を冷却して凝縮させるのに、空気の顕熱を用いる。空冷凝縮器に入る空気の流速を前面風速といい、風速が大き過ぎると騒音が大きくなり、風速が小さ過ぎると熱交換の性能が低下する。 H25/07 答え

【◯】 その通り! 素直な良い問題ですね。テキスト<8次:P76 4~6行目>

・空冷凝縮器の通過風速を大きくすると、熱通過率が大きくなり凝縮温度が低くなる。 H14/06 答え

【◯】 通過風速が大きくなると空気側の熱伝達率が大きくなり、熱通過率も大きくなる。増加した空気は凝縮熱を受け取る量が多くなり、凝縮温度は低くなる。テキスト<8次:P76 4~6行目>から読み解く。

・空冷凝縮器の一般的な設計条件は、入口空気乾球温度を約32℃湿球温度を約27℃とし、そのときの凝縮温度をほぼ45~50℃としている。 by echo 答え

【×】 こんな問題でないかな!?「湿球温度」は関係ありません!! テキスト<8次:P76 7行目~>


ちょっと、おまけ的

・凝縮圧力を所定の圧力以下に保持するために、空冷凝縮器入口に凝縮圧力調整弁を取り付ける。 H11/08(自動制御機器の問題) 答え

【×】 自動制御で出題される問題、ちょとジャブ的にここに入れる。空冷凝縮器は冬季に外気温が低くなり、凝縮圧力が低下し冷媒流量が減少するため凝縮圧力調整弁を設け、凝縮圧力を所定の圧力に保持する。 (設定圧力より低くならないようにする) 

・受液器をもたない冷凍装置における冷媒の過充填により、凝縮器の凝縮に有効に用いられる伝熱面積は、水冷凝縮器では減少することがあるが、空冷凝縮器において減少することはない。 H28/06 答え

【×】 この問題はココに置く。(水冷かココか迷いし候)
 空冷凝縮器において減少することはない ← こうすれば正解かな。
 テキスト的には水冷凝縮器の最後のページ、<8次:P72 (6.2.7 冷媒過充填の影響)>最後の2行。引用しておきましょう。

受液器をもたない空冷凝縮器でも,凝縮器の出口側に液が溜められるので,伝熱面積が減少し,凝縮圧力の上昇と過冷却度の増大をもたらす.

・蒸発式凝縮器と比較して、空冷凝縮器は凝縮温度を低く保つことができる凝縮器であり、主にアンモニア冷凍装置に使われている。 H29/06 答え

【×】 これは空冷凝縮器の問題に見えるが、テキスト的には<8次:P77(6.4.2 蒸発式凝縮器の伝熱 )の13行目~>からの出題である。 「蒸発式凝縮器」ページにも置いておきましょう。

 正しい文章は、
  空冷凝縮器と比較して、蒸発式凝縮器は凝縮温度を低く保つことができる凝縮器であり、主にアンモニア冷凍装置に使われている。

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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。(14/07/07)
 『初級 冷凍受験テキスト』8次改訂版への見直し、済。(20/06/03)

修正・訂正箇所履歴

【2016/05/23 新設】

  • 「冷却塔」を「水冷凝縮器2 - Submenu」から「Submenu」へ移動した。(2017(H29)/02/04)
  • 問題を年度順に並び替えた。(2017(H29)/02/04)
  • 「熱通過率の比較」を追加(水冷凝縮器より引っ越し)(2020(R02)/05/28)
  • テキスト8次改訂版(R01(2019)-11月改訂)へ対応、および、文章など見直し。(2020(R02)/06/03)
  •  by echo 問題を追加。全般的見直し。(21(R03)/12/28)

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【参考文献】

  • 初級 受検テキスト(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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