1種冷凍学識計算11月試験攻略-問1:平成14年度

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 二段圧縮二段膨張冷凍装置

 「冷凍能力12.5Rt」という一文で一種試験撃沈(kWに変換できず)した、思い出の問題。

第一種冷凍機械責任者試験 平成14年度(11月試験)

問1 R22を冷媒とする冷凍能力12.5Rtの二段圧縮二段膨張冷凍装置を下図のように計画し、これを冷凍サイクルは下記の条件で運転するものとする。

1種冷凍学識平成14年度問1サイクル図

1種冷凍学識平成14年度問1(運転条件)

 このとき、次の(1)および(2)の問について、それぞれ解答用紙に計算式を示して答えよ。
 ただし、低段および高段圧縮機の断熱圧縮後の吐出しガスの比エンタルピーは理論冷凍サイクルの値である。また、機械的摩擦損失仕事は熱となって冷媒に加えられるものとし、配管での熱の出入りはないものとする。

(20点)

(1) この冷凍装置の凝縮器を通る実際の冷媒循環量qmrk(kg/s)を求めよ。

(2) この冷凍装置の実際の成績係数(COP)を求めよ。

何はともあれ、p-h線図を書きましょう。

1種冷凍学識平成14年度問1p-h線図


冷凍能力 12.5Rt

低段 ηc1 = 0.65

低段 ηm1 = 0.75

高段 ηc2 = 0.70

高段 ηm2 = 0.78

ηmは冷媒に熱となって加えられる。

解く順序

(1) この冷凍装置の凝縮器を通る実際の冷媒循環量qmrk(kg/s)を求めよ。

12.5(Rt)を(kW)に変換

 12.5 × 13900 = 17350(kW/h)

 17350 ÷ 3600 = 48.26(kJ/s) = 48.26(kW)

冷凍能力をΦoとすると、

qmroの計算

1種冷凍学識平成14年度問1サイクル図(中間冷却器の熱収支用)

中間冷却器の熱収支は(入るもの左辺、出るもの右辺)

qmrk・h6 + qmro・h2´ = qmro・h7 + qmrk・h3

qmro(h2´- h7) = qmrk(h3 - h6)

ここでh2´は、

h2´の計算

 qmrkは、熱収支式より

qmrkの計算

  答え 冷媒循環量qmrkは、0.389(kg/s)である。

(2) この冷凍装置の実際の成績係数(COP)を求めよ。

 低段側軸動力をPL、高段側軸動力をPHとする。

h4´の計算

PLとPHの計算

 総軸駆動力Pは、

 P = PL + PH = 19.80 + 21.38 = 41.18(kW)

COPは、

COPの計算

  答え 成績係数は、1.17である。

 ご健闘をお祈りしています。

訂正箇所履歴

【2016/02/11 新設】

  • スマホなどで崩れる計算式などを、自動で大きさが変化する画像にした。(2017/04/16)

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