AAAAAAAAAA（管理人）に質問・要望等がございましたらこちらへ - 1090600359

1：AAAAAAAAAA：2004/07/24(土) 01:32: 私に対して何かありましたら、こちらへどうぞ。
出来る限り対応させていただきたいと思います。
129：メガパスカル：2006/11/22(水) 08:21:21: ガス室が、最も投資効果が大きいのですか…、火薬庫といい、何だか意味深なのかも…。

確かに、３冷をはじめとする冷凍機械あたりは、まだ、Webでアレコレと情報があるけど、
それ以外は情報が乏しいですね。ガス主任に至っては願書の入手すらややこしそう。
他方で、高圧ガス保安協会は、マークシートの正答を試験翌日にHP公開していて、
これは、なかなか他に類を見ない、かなりの迅速さ。それだけにかえって、
甲機や1冷などの記述(マークシートではない)の正答公開が、一ヶ月待ちなのが、
若干イライラさせられるところ。

裏返せば、今の段階で、記述問題の正答(案)があったりすると、
ある種、集客効果の高いコンテンツでは？とも。（季節的、一時的、限定的だろうけど…）
「ポリシー高いちょっとキワモノ」な雰囲気への共感者としては、
たまたま偶然、先日１冷を受験したことでもあるし、ちょっと余計なお手伝いでも…?。
130：メガパスカル：2006/11/22(水) 08:23:01: ※１冷学識の問１の回答案の１例(自己責任にてよろしく)

問題概要：R22を冷媒とする二段圧縮二段膨張冷凍装置。
（高段側：3→高段圧縮機→4→凝縮器→受液器→5→膨張弁→6→中間冷却器→3→）
（低段側：1→低段圧縮機→2→放熱器→3'→中間冷却器→7→膨張弁→8→蒸発器→1→）
低段側の冷媒循環量はｑmro＝0.2kg/s

5+----------+4
| /
| /
| /
| /3'
7+-+-----+-+-+2
| 6 3 /
| /
| /
8+-------+1

各状態点における比エンタルピー
ｈ1＝400kJ/kg ｈ2＝440kJ/kg ｈ3'＝420kJ/kg ｈ3＝405kJ/kg ｈ4＝435kJ/kg
ｈ5＝ｈ6＝230kJ/kg ｈ7＝ｈ8＝200kJ/kg

(1)冷凍能力Φo(kW)を求めよ。
冷凍能力は蒸発器前後の比エンタルピーと、蒸発器を通過する冷媒循環量で決まる。
Φo(kW)＝ｑmro＊(ｈ1－ｈ8)＝0.2[kg/s]＊(400－200)[kJ/kg]＝４０[kJ/s]＝４０[kW]

(2)高段側の冷媒循環量ｑmrk(kg/s)を求めよ。
中間冷却器に高段側、低段側から流入する各エンタルピーは、ｑmrk＊ｈ6、ｑmro＊ｈ3'、
流出するエンタルピーはそれぞれ、ｑmrk＊ｈ3、ｑmro＊ｈ7、
流入エンタルピーの合計と流出エンタルピーの合計とは等しいため
ｑmrk＊ｈ6＋ｑmro＊ｈ3'＝ｑmrk＊ｈ3＋ｑmro＊ｈ7
∴ｑmrk＝ｑmro＊(ｈ3'－ｈ7)／(ｈ3－ｈ6)
　　＝0.2[kg/s]＊(420－200)／(405－230)＝０．２５１[kg/s]

(3)圧縮機の総理論圧縮軸動力Ｐth(kW)を求めよ。
低段側圧縮機の理論圧縮軸動力は、ｑmro＊(ｈ2－ｈ1)、
高段側圧縮機の理論圧縮軸動力は、ｑmrk＊(ｈ4－ｈ3)
これらを合わせて、
Ｐth(kW)＝ｑmro＊(ｈ2－ｈ1)＋ｑmrk＊(ｈ4－ｈ3)
　＝ｑmro＊(ｈ2－ｈ1)＋{ｑmro＊(ｈ3'－ｈ7)／(ｈ3－ｈ6)}＊(ｈ4－ｈ3)
　＝ｑmro＊{(ｈ2－ｈ1)＋(ｈ3'－ｈ7)／(ｈ3－ｈ6)＊(ｈ4－ｈ3)}
　＝0.2[kg/s]＊{(440－400)＋(420－200)／(405－230)＊(435－405)}
　＝１５．５[kg/s]＝１５．５[kW]

(4)理論成績係数(ＣＯＰ)thを求めよ。
(ＣＯＰ)th＝Φo(kW)／Ｐth(kW)＝40／15.5＝２．５８

こんな感じで。
131：メガパスカル：2006/11/22(水) 08:26:58: あぁっ。ph線図がうまくかけてない。
･･5+----------+4
･･･|･････････/
･･･|････････/
･･･|･･･････/
･･･|･･････/3'
7+-+-----+-+-+2
･|･6････3･･･/
･|･････････/
･|････････/
8+-------+1

こんな図が書きたかったんだが…………。
132：メガパスカル：2006/11/22(水) 12:45:56: ※１冷学識の問２の回答案の１例(自己責任にてよろしく)

問題概略：圧縮機吸込み蒸気の過熱防止のため、
凝縮器出口冷媒の一部を吸込み蒸気に噴射して過熱度を抑えるR22冷凍装置。

（サイクル：1→圧縮機→2→凝縮器→受液器→3→膨張弁→4→蒸発器→5→1→圧縮機）
□□□□□□ □□□□□?□□□□□□□□（3→液噴射弁→6→ → → →1）

圧縮機吐出しガスの比エンタルピーｈ2＝450kJ/kg
膨張弁および液噴射弁直前の冷媒液の比エンタルピーｈ3＝245kJ/kg
蒸発器出口冷媒蒸気（冷媒液噴射前）の比エンタルピーｈ5＝415kJ/kg

(1)冷凍サイクルをp-h線図上に示し、点１～点６の各状態点を図中に記入せよ。

膨張弁では、冷媒液がエンタルピー一定の絞り膨張をするので、
その前後(3,4)では圧力が減少するが、エンタルピー値は同じ。
同様に液噴射弁の前後(3,6)でも圧力が減少するが、エンタルピー値は同じ。
低圧側には圧力調整弁等は無いことから、低圧側の機器配管(4,5,6,1)は全て同じ圧力値。
蒸発器出口(5)の過熱蒸気が、液噴射弁出口(6)の冷媒と混ざって少し冷やされ、
圧縮機吸込み口(1)の蒸気となるため、下図のとおり。

･･3+------------+2
･･･|･･･････････/
･･･|･･････････/
･･･|･････････/
･･･|････････/
･･4+-------+-+5
･･･6･･･････1

(2)凝縮器出口冷媒液量の10%を圧縮機吸込み蒸気に噴射して運転を行った。
装置の成績係数(ＣＯＰ)はいくらか、計算式を示して答えよ。

圧縮機の圧縮軸動力Ｐ(kW)と蒸発器の冷凍能力Φ(kW)とを求める必要がある。
全冷媒循環量をｑmr[kg/s]、
圧縮機吸込み蒸気の比エンタルピーをｈ1[kJ/kg]
圧縮機吐出し蒸気の比エンタルピーをｈ2[kJ/kg]とすると、
Ｐ(kW)＝ｑmr＊(ｈ2－ｈ1)

凝縮器出口冷媒液量のｎ％を液噴射弁から噴射するものとして、
膨張弁を経て、蒸発器を通る冷媒量は（１－n/100）＊ｑmr
蒸発器入口の冷媒の比エンタルピーをｈ4[kJ/kg]
蒸発器出口の蒸気の比エンタルピーをｈ5[kJ/kg]とすると、
Φ(kW)＝（１－n/100）＊ｑmr＊(ｈ5－ｈ4)

∴(ＣＯＰ)＝Φ(kW)／Ｐ(kW)＝（１－n/100）＊ｑmr＊(ｈ5－ｈ4)／ｑmr＊(ｈ2－ｈ1)
　　　　＝（１－n/100）＊(ｈ5－ｈ4)／(ｈ2－ｈ1)
ｈ2＝450kJ/kg、ｈ3＝245kJ/kg、ｈ5＝415kJ/kgは与えられており、
またｈ4＝ｈ3であるため、あとはｈ1を求めればよい。

液噴射弁出口冷媒の比エンタルピーをｈ6[kJ/kg]とする。
圧縮機吸込み配管部に蒸発器出口、液噴射弁出口から流入するエンタルピーはそれぞれ、
（１－n/100）＊ｑmr＊ｈ5、（n/100）＊ｑmr＊ｈ6　。
圧縮機吸込み配管部から流出するエンタルピーは、ｑmr＊ｈ1
流入エンタルピーの合計と流出エンタルピーの合計とは等しいため
（１－n/100）＊ｑmr＊ｈ5＋（n/100）＊ｑmr＊ｈ6＝ｑmr＊ｈ1
∴ｈ1＝（１－n/100）＊ｈ5＋（n/100）＊ｈ6
　　＝（１－n/100）＊ｈ5＋（n/100）＊ｈ3　(∵ｈ6＝ｈ3)

したがって
(ＣＯＰ)＝（１－n/100）＊(ｈ5－ｈ4)／(ｈ2－ｈ1)
　　　＝（１－n/100）＊（ｈ5－ｈ3）／｛ｈ2－（１－n/100）＊ｈ5－（n/100）＊ｈ3｝
　　　＝（１－10/100）＊（415－245）／｛450－（１－10/100）＊415－（10/100）＊245｝
　　　＝２．９４

こんな感じだと思う。
133：メガパスカル：2006/11/22(水) 12:49:16: ※１冷学識の問３の回答案の１例(自己責任にてよろしく)

問題概略：ローフィンチューブを使用した水冷シェルアンドチューブ凝縮器。
仕様と運転条件は次の通り。

冷媒と冷却水の温度差は算術平均温度差。冷却管材の熱伝導抵抗は無視できる。
冷却水量　ｑmW＝60kg/min
冷却水入口温度　ｔw1＝28℃
冷却水出口温度　ｔw2＝34℃
冷媒側熱伝達率　αr＝2.3kW/(m^2･K)
冷却水側熱伝達率　αw＝8.9kW/(m^2･K)
有効内外伝熱面積比　ｍ＝3.6
冷却水側汚れ係数　ｆ＝0.091 m^2･K/kW
冷却水の比熱　ｃw＝4.2kJ/(kg･K)
ローフィンチューブの内径　ｄ＝12.7mm

(1)冷却管の外表面積基準の熱通過率Ｋは何kW/(m^2･K)か。

冷却管の断面の一部を模式的に拡大すると下図のとおり。

←←←冷媒←←冷媒←←←←
←←←←冷媒←←冷媒←←←
←←←←（管外側）←←←←

／＼／＼／＼／＼／＼／＼／＼
管材＝管材＝管材＝管材＝管材
－－－－－－－－－－－－－－
……汚れ……汚れ……汚れ……

→→→→（管内側）→→→→
→→冷却水→→冷却水→→
→→→冷却水→→冷却水→→

熱の通過経路に沿って熱抵抗を考えると、
冷媒側の熱伝達抵抗は、１／αr、
冷却管材の熱伝導抵抗は無視して、０
冷却水側の熱伝達抵抗については、
有効内外伝熱面積比ｍであり、
（冷却水側の伝熱面積は、冷媒側に比べて１／ｍ倍なので、）
熱抵抗的にみるとｍ倍に効くので、冷却水側の熱伝達抵抗は、ｍ／αw
水垢等による汚れ係数も冷却水側管面の伝熱面積に応じて効いてくるので、
汚れによる熱伝達抵抗は、ｍ＊ｆ
これらの熱抵抗を加算したものが、冷却管の熱通過抵抗１／Ｋとなる。
したがって、
１／Ｋ＝(１／αr)＋０＋(ｍ／αw)＋ｍ＊ｆ
∴Ｋ＝１／{(１／αr)＋(ｍ／αw)＋ｍ＊ｆ}
　　＝１／{(１／2.3)＋(3.6／8.9)＋3.6＊0.091}
　　＝０．８５７[kW/(m^2･K)]

(2)凝縮温度と冷却水温度との温度差をΔｔm＝８Kにするために必要な総冷却管長Ｌは何mか。

凝縮器で冷却水が受取る熱量は、
冷却水量ｑmW、出口水温ｔw2、入口水温ｔw1、比熱ｃwを用いて、
ｑmW＊ｃw＊（ｔw2－ｔw1）となる。
（単位に注意：冷却水量ｑmW＝60[kg/min]＝1[kg/s]）

一方、凝縮器内部の冷却管の外面/内面を通過する熱量は、
熱通過率Ｋ、温度差Δｔm、伝熱面積Ａ[m^2]を用いて、Ｋ＊Δｔm＊Ａとなる。
ところで伝熱面積Ａは管内面の面積を有効内外伝熱面積比ｍ倍したものであり、
管内面の面積は、π＊ｄ＊Ｌであるから、Ａ＝ｍ＊π＊ｄ＊Ｌである。
（単位に注意：内径ｄ＝12.7[mm]＝12.7/1000[m]）

さて、これらの熱量は、等しいから、
Ｋ＊Δｔm＊ｍ＊π＊ｄ＊Ｌ＝ｑmW＊ｃw＊（ｔw2－ｔw1）
∴Ｌ＝ｑmW＊ｃw＊（ｔw2－ｔw1）／（Ｋ＊Δｔm＊ｍ＊π＊ｄ）
　　＝1＊4.2＊（34－28）／（0.857＊8＊3.6＊3.14＊12.7/1000）
　　＝２５．６[m]

あくまで、一応の案だけど。
134：メガパスカル：2006/11/22(水) 12:50:41: ※１冷学識の問４の回答案の１例(自己責任にてよろしく)

文中の(1)～(20)内に最も適切な語句を末尾の語尾群より選び記入せよ。同じ語句を何回使用してもよい。

イ．フルオロカーボンには、塩素を含み水素を含まない(1)『ＣＦＣ』と塩素と水素の両方を含む(2)『ＨＣＦＣ』と、水素を含むが塩素を含まない(3)『ＨＦＣ』とがある。(4)『ＨＦＣ』のオゾン破壊係数はゼロであるが、(5)『地球温暖化係数』が大きいので京都議定書では規制対象ガスとなっている。

ロ．冷媒の潤滑油への溶解は、冷媒の種類、(6)『温度』、(7)『圧力』によって異なる。ＨＦＣ冷媒は(8)『合成油』によく溶解し、(9)『鉱油』とは分離するが、ＨＣＦＣ冷媒は鉱油に溶解する。

ハ．プロパンやイソブタンなどの(10)『ＨＣ』冷媒は、自然冷媒とも呼ばれ、(11)『塩素』や(12)『フッ素』の原子を含んでおらず、(13)『オゾン破壊係数』がゼロで、(14)『地球温暖化係数』も小さいが、(15)『燃焼性』が大きいため、冷媒充てん量が少なく、冷媒漏れの心配がない家庭用電気冷蔵庫の冷媒として使用されている。

ニ．(16)『アンモニア』の比熱比は、(17)『Ｒ２２』や(18)『Ｒ１３４ａ』の比熱比に比べて大きいので、同一運転条件のもとで圧縮機の吐出しガス温度を比較すると、(19)『アンモニア』の場合が最も(20)『高い』。

語句群
圧力、圧力比、アンモニア、塩素、オゾン破壊係数、温度、過熱度、鉱油、
合成油、水素、高い、炭素、地球温暖化係数、毒性、燃焼性、低い、
フルオロカーボン、フッ素、ＣＦＣ、ＨＣ、ＨＣＦＣ、ＨＦＣ、Ｒ２２、Ｒ１３４ａ

コメント：
・Hydro:水素原子付、Chloro:塩素原子付、Fluoro:フッ素原子付、Carbon:炭素
　塩素原子を含むとオゾン層を破壊する。毒性がでる。
　（多いと大気中での安定性が落ち寿命は短くなるのかな？）
　フッ素原子が多いと大気中での安定性が増し寿命は長くなる。よって温暖化になる。
　塩素原子やフッ素原子が多いと燃えにくくなる。
　水素原子が多いと燃えやすくなる。大気中での安定性は落ち寿命は短くなる。
・HCFC向けの潤滑油には鉱油を使えたが、オゾン層破壊問題でHCFCが使用できなくなった。
　そのためHCFCに代わってHFCが用いられることになった。
　HFCは鉱油と分離してしまうので、HFC向けの潤滑油に新たに合成油が開発された。
・NH3の比熱比は1.36～1.40であり、R22の1.25～1.28,R134aの1.15～1.16よりも大きい。
　フルオロカーボンの中には、R32の1.41のようにNH3よりも比熱比が大きいものもある。

上級テキストを参考にしました。たぶんこれで良いはず。
135：メガパスカル：2006/11/22(水) 12:51:41: ※１冷学識の問５の回答案の１例(自己責任にてよろしく)

問題概略：下記仕様の円筒胴圧力容器をR22用の高圧受液器として使用したい。
使用鋼板　ＳＭ４００Ｂ
円筒胴板の厚さ　ｔ＝１０mm
円筒胴の外径　Ｄo＝５７０mm
円筒胴板の溶接継手の効率　η＝０．６
円筒胴板の腐れしろ　α＝１mm

冷凍保安規則関係例示基準によるR22の各基準凝縮温度における設計圧力は、
次表の通り。
基準凝縮温度(℃):43:,::50:,::55:,::60:,::65
設計圧力(MPa):::1.6:,:1.9:,:2.2:,:2.5:,:2,8

(1)この受液器の許容圧力は、何MPaか。小数点以下２桁まで求めよ。

使用鋼板ＳＭ４００Ｂの許容引張応力σB＝100[N/mm^2]であり、
また、円筒胴の内径Ｄi＝Ｄo－２ｔ＝550[mm]であるので、

許容圧力をＰ[MPa]とすると、
Ｐ＝２＊η＊σ＊(ｔ－α)／｛Ｄi＋1.2＊(ｔ－α)｝
　＝2＊0.6＊100＊(10－1)／｛550＋1.2＊(10－1)｝
　＝１．９２５８…→切捨て１．９２[MPa]

(2)この受液器の設計圧力は、何MPaまで可能か。

1.92[MPa]を超えない最大の設計圧力を表から探すと、１．９[MPa]

(3)この受液器に設計圧力が作用したとき、円筒胴板に誘起される最大の引張り応力は何N/mm^2か。

最大の引張り応力は接線方向に働く応力であり、作用圧力Ｐo[MPa]とすると、
まだ腐れしろが全く腐れていないと考えた場合、
引張り応力σt[N/mm^2]＝Ｐo＊Ｄi／(２ｔ) とあらわされる。
よって、1.9＊550／(2＊10)＝５２．２５[N/mm^2]

ふう、疲れた。