液ガス熱交換器を攻略してください。
液ガス熱交換器も、熱の出入りの熱収支がポイントです。（この問題は、1種冷凍学識計算攻略「さぁ、液ガス熱交換器を攻略しますよ！」で使用しています。（ほとんどコピペです））
第一種冷凍機械責任者試験 平成16年度 問2 液ガス熱交換器
問2 下図に示す液ガス熱交換器付きのR22冷凍装置が次の条件で運転されている。
この装置において、次の(1)、(2)および(3)の間に、解答用紙の所定欄に計算式を示して答えよ。ただし、圧縮機の 機械的摩擦損失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）冷凍能力は何kWか。
（2）液ガス熱交換器での交換熱量は何kWか。
（3）この冷凍装置の実際の成績係数はいくらか。
(1) 冷凍能力は何kWか。
（1）の冷凍能力を求める問題は、液ガス熱交換器の熱収支がカギです。
冷凍能力を求める式は、サクッと浮かびます。
Φo ＝ qmr(h6 － h5) …（1）
この（1）式で、数値がわからないものは冷媒循環量qmrと、蒸発器入口（膨張弁出口）の比エンタルピーh6です。
qmrは、凝縮負荷Φkが100kWと指定されているので、下記の（2）式から簡単に求められます。
Φk ＝ qmr (h2´－ h3) …（2）
が、ここで、ひっかからないように、h2´で計算しますよ、注意してください。 h2の実際の比エンタルピーh2´を求めます。
510.5475 ← こういう感じの四捨五入が微妙な数値は、この場合小数点以下4桁で計算することにしています。（echo談）
(2)式から、qmrを求めます。
次はh6を求めます。さて、ここからがこの問題のポイントです！液ガス熱交換器の熱収支を考えます。
流入するもの左辺に、流出するもの右辺に、まとめてみましょう。（下図をよく見てください、概略図を切り取ってあります。）
h3 ＋ h6 ＝ h4 ＋ h1 ------（3）
この式は、
h3 － h4 ＝ h1 － h6 …（4）
と、なります。
（4）式は、p-h線図を見てください。凝縮器の液側と圧縮機出口のガス側の交換熱量が等しいという式になります。 ま、このことを知っていて（4）式を丸暗記でもいいんですけどね。
では、（3）式を使ってh6を求めます。
ここに、h4 ＝ h5
これで、冷凍能力Φoを（1）式を使って求めることができます。
答え 冷凍能力は、63.6 kWである。
(2) 液ガス熱交換器での交換熱量は何kWか。
概略図とp-h線図を見て、サクッと解きましょう。
液ガス熱交換器の交換熱量をΦhとすると、
Φh ＝ qmr (h3 － h4) ＝ 0.3656 × (237.0 － 214.0) ＝ 8.4088 ≒ 8.41 (kW)
もう一方（の式）で計算してみると、
Φh ＝ qmr (h1 － h6) ＝ 0.3656 × (411.0 － 388.0) ＝ 8.4088 ≒ 8.41 (kW)
交換をしているのですから、両方ともとうぜん同じ熱量になるのです。
答え 8.4 kW
(3) この冷凍装置の実際の成績係数はいくらか。
これも、サクッと解きましょう。
もう一つ
答え 1.75
(5)式、(6)式の計算結果は同じになります。めでたしめでたし。
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(H29)/04/26）
- 全体的に解説文を見直し。（2017(H29)/04/26）