二段圧縮一段膨張冷凍装置です。
熱収支さえ把握できていれば楽勝でしょう。 （H19年度と、ほぼ同じ問題です。）
第一種冷凍機械責任者試験 平成29年度（講習検定試験）
問1 下図は、あるHFC冷媒を用いた二段圧縮一段膨張冷凍装置の理論冷凍サイクルを示したものである。 理論冷凍サイクルにおける各部の冷媒の状態および運転条件は次のとおりである。
このとき、次の(1)～(4)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、圧縮機の機械的摩擦損失仕事は熱として冷媒に加わらないものとし、また、機器及び配管と周囲との間で熱の授受はないものとする。
（20点）
(1) この冷凍装置の実際の冷凍能力Φo（kW）を求めよ。
(2) 低段圧縮機吐出しガスの実際の比エンタルピーh2´（kJ/kg）を求めよ。
(3) 高段圧縮機の実際の冷媒流量qmrk（kg/s）を求めよ。
(4) 低段側および高段側圧縮機の実際の総駆動軸動力P(kW)を求めよ。
なにはともあれ、概略図と（線図）を描きましょう。
数値を書き加えるとウッカリミスが減るかもね。概略図もサクッと描けられれば鬼に金棒です。 目をつぶっても描けるぐらいなら合格！
（1） この冷凍装置の実際の冷凍能力Φo（kW）を求めよ。
2冷レベルの問です。解説は略。
答え 32.0 （kW）
（2） 低段圧縮機吐出しガスの実際の比エンタルピーh2´（kJ/kg）を求めよ。
2冷レベルのなので、説明は略。
注） 設問に ただし、圧縮機の機械的摩擦損失仕事は熱として冷媒に加わらないものとし、また、機器及び配管と周囲との間で熱の授受はないものとする。
と、ありますのでηmLは無視されます。
答え 580 (kJ/kg)
（3） 高段圧縮機の実際の冷媒流量qmrk（kg/s）を求めよ。
中間冷却器の熱収支の式さえ組み立てられれば楽勝です。
左辺に入るもの、右辺に出るものでまとめます。
qmrk・h5 ＋ qmro・h2´ ＝ qmrk・h3 ＋ qmro・h7
（h2は、h2´であることに注意）
qmroを左辺、qmrkを右辺にまとめます。
qmro・h2´－ qmro・h7 ＝ qmrk・h3 － qmrk・h5
qmro(h2´－ h7) ＝ qmrk(h3 － h5)
ハイ、qmroとqmrkを含んだ熱収支式の出来上がり。
よって、qmrkは、
答え 0.133 (kg/s)
（4） 低段側および高段側圧縮機の実際の総駆動軸動力P(kW)を求めよ。
PLとPHを求め、Pまで一気に生きましょう。
実際の試験では、3つの式をまとめて記述して短縮してください。
答え 15.5 (kW)
コメント
(2)のηmLに注意し熱収支が把握できていれば、数値的にも小学生レベルの超サービス計算問題です。
訂正箇所履歴
【2018(H30)/06/28 新設】
- 設問のp-h線図がH30年度のものだったので訂正。（変わってないという方は、画像履歴のキャッシュを消去してください。） 2018(H30)/07/16
- (2)のh2´を求める式で、「 ＝ h2 ＋ ...」を「 ＝ h1 ＋ ...」に訂正した。（変わってないという方は、画像履歴のキャッシュを消去してください。） （2018/07/30）
- (4)のPHを求める式の分母「ηcH・ηmL」を「ηcH・ηmH」に訂正。（変わってないという方は、画像履歴のキャッシュを消去してください。） （2021(R03/03/27）