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。
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…。
冷凍能力といえば、この式。
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、×
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、◯
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、◯
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、
X4 ＝（h4 － h5）/（h6 － h5）
＝（256 － 206.3）/（406.3 － 206.3）
＝ 49.7 / 200
＝ 0.2485 ≒ 0.25
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、×
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…。
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） - 乾き度ｘの計算式が消えていたので修正。（2024(R06)/11/27）
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