第三種冷凍機械責任者基礎・応用
条件を読む・根拠を説明する
冷凍サイクルの熱収支
条件を整理し、答えを選んでから解き方を確認しましょう。
冷媒流量0.20kg/s、圧縮機入口・出口の比エンタルピーが400・440kJ/kg、凝縮器出口が250kJ/kg。膨張は等エンタルピーとする。冷凍能力とCOPはどれか。
答え・解き方を読む
30kW・3.75
図で見る
冷媒の流れとエネルギー
図を拡大して見る ↗緑の矢印は冷媒の循環。圧縮機で仕事を受け、凝縮器で外へ放熱し、膨張弁を経て蒸発器で冷却対象から吸熱します。青は吸熱、橙は仕事と放熱の向きです。
サイクル全体の熱収支
図を拡大して見る ↗冷媒0.20kg/s。蒸発器はhが250から400となり30kWを吸熱。圧縮機は400から440となり仕事8kW。凝縮器は440から250へ下がり38kWを放熱します。COPは30/8＝3.75です。
hの単位はkJ/kg。膨張弁の前後は等エンタルピーで250。配管寸法・圧力目盛・機器の大きさは示しておらず、矢印の幅は熱量に比例しません。
考える順序
- 1膨張弁出口も250kJ/kg
- 2冷凍能力=0.20×(400−250)=30kW
- 3圧縮動力=0.20×40=8kW、COP=30/8=3.75
選択肢ごとの理由
- 比較 · 8kW・3.75
8kWは圧縮動力で冷凍能力ではありません。
- 比較 · 30kW・0.267
COPは圧縮動力を冷凍能力で割る値ではありません。
- 正解 · 30kW・3.75
膨張弁出口も250kJ/kg。冷凍能力=0.20×(400−250)=30kW。圧縮動力=0.20×40=8kW、COP=30/8=3.75。
- 比較 · 38kW・4.75
38kWは凝縮器の放熱量です。