1種冷凍学識計算11月試験攻略-問5:平成29年度

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円筒胴用に板厚9mm、鏡板用に板厚6mmのSM400BをR404A用高圧受液器を設計したい。

 平成23年度と同等の問題です。

第一種冷凍機械責任者試験 平成29年度 問5(11月試験)

問5 下記の仕様の鋼板を用いて、屋外設置の凝縮温度40℃で運転されるR404A用高圧受液器を製作したい。この高圧受液器について、次の(1)および(2)の問に解答用紙の所定欄に計算式を示して答えよ。
  ただし、R404A冷凍装置の基準凝縮温度43℃における高圧部設計圧力は1.86MPaとする。

(20点)

 1種冷凍学識平成29年度問5(鋼板の仕様)

(1)設計可能な最大の円筒胴の外径Do(mm)を整数値で求めよ。
 ただし、溶接継手の効率は0.70とする。

(2)(1)で求めた円筒胴に取り付ける鏡板の形状は半球形とし、この鏡板には溶接継手はないものとする。この鏡板の必要厚さta(mm)を計算して求め、これに厚さ8mmの鋼板を用いることができるかを判断せよ。
 ただし、円筒胴と鏡板は外形寸法を同ーとする。

(1)設計可能な最大の円筒胴の外径Do(mm)を整数値で求めよ。ただし、溶接継手の効率は0.70とする。

  • 腐れしろαは屋外設置なので、α=1とする。
  • 許容引張応力σaはSM400Bなので、σa=100N/mm^2とする。
  • 溶接効率はηとする。η = 0.7
  • 円筒胴板厚 ta = 10mm
  • 設計圧力をPとする。P = 1.86Mpa

 次式よりDiを求める。(『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<8次:P172左(12.8)式>)

1種冷凍学識平成23年度問5 限界圧力(最高使用圧力)P計算式の変形Diを求める。
 式の変形が面倒だなぁ…。本番では、変形過程は記述しなくても全然良いです。参考に書いておきます。

 じゃ、数値代入しましょう。

1種冷凍学識平成29年度問5 Diを求める式へ数値代入。

 整数値指定なので、小数点以下は切り捨てる。(四捨五入して667とすると致命的間違い。0点かも。)

 内径Diは、666mmとなる。よって、外径Do=666+2×10=686mm

  答え  Do = 686 mm

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(2)(1)で求めた円筒胴に取り付ける鏡板の形状は半球形とし、この鏡板には溶接継手はないものとする。この鏡板の必要厚さta(mm)を計算して求め、これに厚さ8mmの鋼板を用いることができるかを判断せよ。ただし、円筒胴と鏡板は外形寸法を同ーとする。

 鏡板の計算は必須になるのかな、ま、頑張って公式覚えてください。

 半球系鏡板の必要板厚taは、

1種冷凍学識平成29年度問5 半球系鏡板の必要板厚ta求める式 
『上級 冷凍受験テキスト:日本冷凍空調学会』<8次:P173左>


 さて、与えられている数値は、

  • 腐れしろ α = 1mm
  • 半球形形状に関する係数 W = 1
  • 鏡板は溶接継手がないので η = 1
  • 板厚 t = 8mm
  • 外径 Do = 686mm

鏡板の半径Rは、(算数なので説明略)

1種冷凍学識平成25年度問5 半球系鏡板の半径R求める

 数値代入します。

1種冷凍学識平成29年度問5 半球系鏡板の必要板厚ta求める式数値代入

 ここで、四捨五入して4.1としないこと、致命的間違いで0点になるかも…。

  答え  必要板厚は4.2mmであるから、板厚8mmの板材を用いてもよい。

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訂正箇所履歴

【2018(H30)/01/27 新設】

  • (2)「鏡板は溶接ないので η = 1」→「鏡板は溶接継手がないので η = 1」に修正。(2020(R02)/12/12)

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