2種冷凍学識計算攻略-過去問

2種冷凍「学識」平成23年度問1

問1 下図の理論冷凍サイクルp-h線図において、次のイ、ロ、ハ、ニの記述のうち正しいものはどれか。ただし、装置の冷媒循環量は540kg/hである。

2種冷凍平成23年度学識問1

 イ.冷凍能力は、約23.1冷凍トンである。

 ロ.凝縮器の放熱量は、約27.9kWである。

 ハ.冷凍サイクルの成績係数は、約4.84である。

 ニ.蒸発器入り口の冷媒の乾き度は、約0.75である。

 (1)イ、ハ (2)イ、ニ (3)ロ、ハ (4)イ、ロ、ニ (5)ロ、ハ、ニ

 この問題は、2種にしてはヤバイです。トラップも満載です…。

イ.冷凍能力は、約23.1冷凍トンである。

 冷凍能力といえば、この式。

これだけ公式(2)式

 ここで、冷媒循環量qmrの単位に注意!秒に変換すること。(3600で除します。)

 Φo = 540/3600 ×(410 - 256)= 0.15 × 154 = 23.1(kw)

 ここで、安心してはいけません!

 問では、約23.1「冷凍トン」(Rt)とあります。(私は、ひっかかってしまいました(汗 )

 ここで、復習。

  1(Rt) = 3.86(kw) ≒ 13900(kJ/h) ≒ 3.86 (kJ/s)

  1(kW) = 1(kJ/s) = 3600(kJ/h)

 というわけで、

  23.1 / 3.86 = 5.984456 ≒ 6(Rt)

 なので、イ.は、×

ロ.凝縮器の放熱量は、約27.9kWである。

凝縮器の放熱量Φkといえば、この式。(上級テキストP1)

 Φk = Φo + P
さらに、Φkといえば、
 Φk = qmr(h2 - h3)
ちなみに、Pは
 P = qmr(h2 - h1)

 イ.の問題で、Φoは求めてありますし、qmrとh1~h4までの値も分かっていますので、Φkをいきなり求めても良いですし、Pを求めて足し算しても良いです。

 そうですねぇ、次の問題で成績係数を求めますからPを求めておいたほうが良いでしょう。

 じゃ、圧縮動力は

  P = qmr(h2 - h1)= 0.15 ×(441.8 - 410)

   =0.15 × 31.8 = 4.77kw

 足し算して、

  Φk = Φo + P = 23.1 + 4.77

    = 27.87 ≒ 27.9kW

 おまけ。Φkを冷媒循環量と比エンタルピーから求めてみると、

  Φk = qmr(h2 - h3)

    = 0.15 ×(441.8 - 256)

    =0.15 × 185.8 

    = 27.87 ≒ 27.9kw

というわけで、ロ.は、◯

ハ.冷凍サイクルの成績係数は、約4.84である。

成績係数といえば、この式。

  COP = Φo/P

 イ.とロ.で、計算した値を当てはめるだけです。

  COP = Φo/P = 23.1 / 4.77 = 4.8427673 ≒ 4.84

ハイ!ハ.は、◯

ニ.蒸発器入り口の冷媒の乾き度は、約0.75である。

 乾き度の問題は2種では近年出題されていませんでした。どうしましょって感じです。(上級テキストでは、<8次:P6>あたりです)

 解答を見ると、(3)ロ、ハ (5)ロ、ハ、ニ の、どちらかになるというわけです。

 23年度最大のトラップが待ち受けていました…。

 この問題では、

 Poの圧力である飽和液線上の比エンタルピー(206.3kJ/kg)の点をh5としましょう。

 同じく乾き飽和蒸気線上の点(406.3kJ/kg)をh6としましょう。

 そうすると、蒸発器入り口(h4)の乾き度x4は、

乾き度x4の式


と、なります。

2種冷凍平成23年度学識問1解説用x4線図

 この式は、p-h線図をジ~っとみているうちに何となく分かると思います。(飽和液線上は、乾き度0で、乾き飽和蒸気線上は乾き度1.0です)

蒸発器入り口の冷媒の乾き度は、約0.25である。

よって、ニ.は、×

問1の正解は、(3)ロ、ハ

 平成23年度は基礎的なものが出題され、トラップがたくさんありました。

  • 単位を把握しているか。(h、s、Rt、kWなど)
  • 蒸発器冷凍能力、圧縮機動力、凝縮器放熱量と、その関係
  • 成績係数の求め方
  • 乾き度xというもの

テキストをまんべんなく目を通しておく必要があるでしょう。疲れました…。

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修正・訂正箇所履歴

【2016/08/30 新設】(← 履歴をここに作った日

  • ハ.の解説冒頭。(2017(H29)/02/18)
    (上級テキストでは、P5~P6あたりです) → (上級テキストでは、<8次:P6>あたりです)

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これだけ公式
これだけ公式(1-6全部)

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