学識は公式を覚えれば簡単に解けますので、計算問題を載せていません。
平成27年度冷凍2種学識過去問題と上級冷凍受験テキスト解説
学識試験問題3~10問問3 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、圧縮機について正しいものはどれか
イ 遠心圧縮機の容量制御は吐出し側にあるベーンによって行うが、低流量になると運転が不安定になり、振動や騒音を発生する
ロ 圧縮機の容量制御方法として、蒸発圧力調整弁または吸入圧力調整弁を圧縮機の吸込み配管に取り付ける方法がある
ハ 中間冷却器を用いた二段圧縮一段膨張冷凍装置では、低段側冷媒循環量は高段側冷媒循環量よりも少ないが、低段側ピストン押しのけ量は高段側ピストン押しのけ量よりも多い
二 二段圧縮冷凍装置では、高低段の圧縮機のそれぞれの圧力比ができるかぎり等しくなるようにピストン押しのけ量を選定する
1 イ、ロ 2 イ、二 3 ロ、ハ 4 イ、ハ、二 5 ロ、ハ、二
解説
イ ✕ 遠心圧縮機の容量制御は吸込み側にあるベーンによって行うが、低流量になると
運転が不安定になり、振動や騒音を発生する(サージングという)
ロ 〇 圧縮機の容量制御方法として、蒸発圧力調整弁または吸入圧力調整弁を圧縮機の吸込み配管に取り付ける方法がある
冷凍装置の容量制御方法
① 圧縮機の運転をオン・オフする方法
② 圧縮機の運転台数を変える方法
③ 蒸発圧力調整弁で吸い込み蒸気を絞る方法
④ 吸い込み圧力調整弁で吸い込み蒸気を絞る方法
⑤ ホットガスバイパスによる方法
ハ 〇 中間冷却器を用いた二段圧縮一段膨張冷凍装置では、低段側冷媒循環量は高段側冷媒循環量よりも少ないが、低段側の比体積が大きいので低段側ピストン押しのけ量は高段側ピストン押しのけ量よりも多くなる
二 〇 二段圧縮冷凍装置では、高低段の圧縮機のそれぞれの圧力比ができるかぎり等しくなるようにピストン押しのけ量を選定する
圧力比は等しいほうが冷凍装置が安定します
正解 5
イが✕で簡単なので消去法で3、5の2択に絞れます
問4 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、伝熱について正しいものはどれか
イ 一般に物体から電磁波の形で放射される熱エネルギーはその物体の絶対温度の2乗に正比例する
ロ 流動している流体と固体壁面との間に温度差があると熱移動を生じ、その伝熱量は「伝熱面積」と「伝熱壁面温度と周囲流体温度との温度差」に正比例する。このときの比例定数α「kw/m²k」を熱伝達率と呼び、熱の伝わりやすさを表す
ハ 熱伝達率は流体の種類とその状態で異なるが、一般に気体より液体のほうが大きい
二 物体を通してその内部の分子や電子によって熱エネルギーが伝わる熱移動を熱伝導、固体壁面と流動流体との間の熱移動を対流熱伝達、物体間を電磁波の形で内部エネルギーを相互にやり取りし、それらのエネルギーの差し引きの形で行われる熱移動を放射伝熱という
1 イ、ロ 2 イ、二 3 ロ、ハ 4 イ、ハ、二 5 ロ、ハ、二
解説
イ ✕ 一般に物体から電磁波の形で放射される熱エネルギーはその物体の絶対温度の4乗に正比例する
放射伝熱量は物体の絶対温度の4乗の差に正比例している
ロ 〇 伝熱量=比例定数α×伝熱壁面温度と周囲流体温度との温度差△t×伝熱面積A
ハ 〇 熱伝達率は流体の種類とその状態で異なるが、一般に気体より液体のほうが大きい 暗記しましょう
二 〇 熱伝導=物体を通してその内部の分子や電子によって熱エネルギーが伝わる熱移動
対流熱伝達=固体壁面と流動流体との間の熱移動
放射伝熱=物体間を電磁波の形で内部エネルギーを相互にやり取りし、それらのエネルギーの差し引きの形で行われる熱移動
正解 5
イが✕で簡単なので消去法で3、5の2択に絞れます
その後は二が〇で簡単なので5
問5 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、凝縮器について正しいものはどれか
イ 空冷凝縮器は、冷却管内に導かれた冷媒過熱蒸気を外面から大気で冷却し凝縮させるが、空気側にフィンをつけているのは空気側の熱伝達率が小さいのでこれを補うためである
ロ 水冷横形シェルアンドチューブ凝縮器は、横置きされた鋼板製の円筒銅内に多数の冷却管を配置したもので、一般的には冷却管はその両端を鋼製管板に拡管して圧着される。水室カバーは取り外し可能な構造になっている
ハ 水冷横形シェルアンドチューブ凝縮器では、冷却水側の熱伝達率が冷媒側より大きいので、管外面の冷媒側にフィン加工して伝熱面積を拡大する工夫をしてある。その代表的な冷却管がローフィンチューブである
二 蒸発式凝縮器は、主として水の蒸発潜熱で冷媒蒸気を凝縮している。冷却水の補給量は、一般的には蒸発によって失われる量と飛沫となって失われる量の和に等しい
1 イ、ロ 2 イ、二 3 ハ、二 4 イ、ロ、ハ 5 ロ、ハ、二
解説
イ 〇 空冷凝縮器は、冷却管内に導かれた冷媒過熱蒸気を外面から大気で冷却し凝縮させるが、空気側にフィンをつけているのは空気側の熱伝達率が小さいのでこれを補うためである
熱伝達率は水>冷媒>空気の順に小さくなる
ロ 〇 水冷横形シェルアンドチューブ凝縮器は、横置きされた鋼板製の円筒銅内に多数の冷却管を配置したもので、一般的には冷却管はその両端を鋼製管板に拡管して圧着される。水室カバーは取り外し可能な構造になっている 暗記しましょう
ハ 〇 水冷横形シェルアンドチューブ凝縮器では、冷却水側の熱伝達率が冷媒側より大きいので、管外面の冷媒側にフィン加工して伝熱面積を拡大する工夫をしてある。その代表的な冷却管がローフィンチューブである
熱伝達率は水>冷媒>空気の順に小さくなる
二 ✕ 蒸発式凝縮器は、主として水の蒸発潜熱で冷媒蒸気を凝縮している。冷却水の補給量は、一般的には蒸発によって失われる量と不純物の濃縮防止のための量と飛沫となって失われる量の和に等しい
冷却水の補給量=3つの量の和と暗記しましょう
正解 4
二が✕で簡単なので消去法で1、4の2択に絞れます
その後はハが〇で簡単なので4
問6 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、蒸発器について正しいものはどれか
イ 蒸発器が2台以上ある場合には、除霜しようとする蒸発器を凝縮器の一部とし、圧縮機の吐出しガスをその蒸発器に送りこみ、その顕熱と凝縮の潜熱で霜を融かすことができる。この方式をホットガスデフロスト方式という
ロ フィンコイル乾式蒸発器の熱通過率は、冷却管材の熱伝導抵抗が無視できる場合、被冷却物側熱伝達率、冷媒側熱伝達率、有効内外伝熱面積比が支配的であるが、霜や氷が付着した場合は霜や氷の厚さと熱伝導率を考慮する必要がある
ハ 液体冷却用の満液式蒸発器の特徴は、蒸発器内の冷媒が自然対流熱伝達で蒸発し、乾式蒸発器に比べて伝熱性能がよく、圧力降下が小さいことである
二 フィンコイル乾式蒸発器では、熱通過率の基準伝熱面を被冷却物側(外表面側)にとり、内外表面積の違いによる熱通過率への影響を考慮して、有効内表面積を有効外表面積で除した有効内外伝熱面積比を熱通過率の計算に使用する
1 イ、ロ 2 イ、ハ 3 ロ、ハ 4 ロ、二 5 ハ、二
解説
イ 〇 蒸発器が2台以上ある場合には、除霜しようとする蒸発器を凝縮器の一部とし、圧縮機の吐出しガスをその蒸発器に送りこみ、その顕熱と凝縮の潜熱で霜を融かすことができる。この方式をホットガスデフロスト方式という
冷媒回路を切り替えるので操作が複雑になるが、タイマ設定による自動除霜が可能。送風機は止める。
ロ 〇 フィンコイル乾式蒸発器の熱通過率は、冷却管材の熱伝導抵抗が無視できる場合、被冷却物側熱伝達率、冷媒側熱伝達率、有効内外伝熱面積比が支配的であるが、霜や氷が付着した場合は霜や氷の厚さと熱伝導率を考慮する必要がある 暗記しましょう
ハ ✕ 液体冷却用の満液式蒸発器の特徴は、蒸発器内の冷媒が核沸騰熱伝達で蒸発し、乾式蒸発器に比べて伝熱性能がよく、圧力降下が小さいことである
二 ✕ フィンコイル乾式蒸発器では、熱通過率の基準伝熱面を被冷却物側(外表面側)にとり、内外表面積の違いによる熱通過率への影響を考慮して、有効外表面積を有効内表面積で除した有効内外伝熱面積比を熱通過率の計算に使用する
有効内外伝熱面積比=拡大面有効伝熱面積÷平面壁伝熱面積
正解 1
ハ、二が✕で簡単なので消去法で1
問7 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、熱交換器について正しいものはどれか
イ フルオロカーボン冷媒液へ油が溶解して粘度が高くなると、伝熱壁面付近の速度の遅い流れの層(境界層)の厚さが厚くなって、熱が移動しにくくなる
ロ 水冷凝縮器では、冷媒と冷却水との温度差△tの設計値が大きいほど、管内面の汚れの増大によるこの温度差△tの増加割合が大きくなる
ハ フィンコイル乾式蒸発器では、空気を蒸発器の冷媒入口側から吹き込む向流方式にすると、冷却にあまり寄与しない過熱部の管長が短くなる
二 冷凍装置の熱負荷が減少し、可変容量圧縮機のアンローダが作用して圧縮機能力が小さくなると、フィンコイル蒸発器では、室温と蒸発温度の温度差は小さくなる
1 イ、ロ 2 ロ、ハ 3 ハ、二 4 イ、ロ、二 5 イ、ハ、二
解説
イ 〇 フルオロカーボン冷媒液へ油が溶解して粘度が高くなると、伝熱壁面付近の速度の遅い流れの層(境界層)の厚さが厚くなって、熱が移動しにくくなる 暗記しましょう
ロ 〇 水冷凝縮器では、冷媒と冷却水との温度差△tの設計値が大きいほど、管内面の汚れの増大によるこの温度差△tの増加割合が大きくなる 暗記しましょう
ハ ✕ フィンコイル乾式蒸発器では、空気を蒸発器の冷媒出口側から吹き込む向流方式にすると、冷却にあまり寄与しない過熱部の管長が短くなる
フィンコイル乾式蒸発器では蒸発部に比べて過熱部の伝熱が悪いので、いかにして過熱部の管長を短くするかが重要で、空気を蒸発器の冷媒出口側から吹き込む向流方式にすると効果的に短くできる
二 〇 冷凍装置の熱負荷が減少し、可変容量圧縮機のアンローダが作用して圧縮機能力が小さくなると、フィンコイル蒸発器では、室温と蒸発温度の温度差は小さくなる
室温と蒸発温度の温度差が小さくなると冷凍装置の熱負荷が減少し、室温と蒸発温度の温度差が大きくなると冷凍装置の熱負荷が増加すると覚えましょう
正解 4
ハが✕で簡単なので消去法で1、4の2択に絞れます
その後は二が〇で簡単なので4
問8 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、自動制御機器について正しいものはどれか
イ 温度自動膨張弁の役割には、高圧の冷媒液を蒸発器に絞り膨張させる機能と、設定圧力に応じて冷媒流量を調節する機能があり、膨張弁は蒸発器の標準運転条件のみによって選定する
ロ 蒸発圧力調整弁はEPRとも呼ばれ、蒸発圧力を設定圧力以上にならないように制御することができる。蒸発圧力調整弁は蒸発器出口管に取り付ける
ハ 凝縮圧力調整弁はCPRとも呼ばれ、凝縮圧力を最低の必要凝縮圧力に設定し、空冷凝縮器の冬季運転時における凝縮圧力の異常な低下を防止する
二 水冷凝縮器に取り付ける冷却水調整弁は、凝縮圧力または凝縮温度を検知して作動し、凝縮圧力が適正な状態を保つように冷却水量を調節する
1 イ、ロ 2 イ、ハ 3 ロ、ハ 4 ロ、二 5 ハ、二
解説
イ ✕ 温度自動膨張弁の役割には、高圧の冷媒液を蒸発器に絞り膨張させる機能と、冷凍負荷に応じて冷媒流量を調節する機能があり、膨張弁は蒸発器の標準運転条件、蒸発器の容量、負荷変動なども考慮する
ロ ✕ 蒸発圧力調整弁はEPRとも呼ばれ、蒸発圧力を一定値以下にならないように制御することができる。蒸発圧力調整弁は蒸発器出口管に取り付ける
他には水やブライン冷却器の凍結防止、被冷却物の温度を一定に保持したりもする
直動形(ベローズ小形向き)とパイロット形(ダイアフラム大形向き)がある
ハ 〇 凝縮圧力調整弁はCPRとも呼ばれ、凝縮圧力を最低の必要凝縮圧力に設定し、空冷凝縮器の冬季運転時における凝縮圧力の異常な低下を防止する
空冷凝縮器の出口側に取り付け、入口圧力が低下すると弁が閉じ、上昇すると開く
三方形凝縮圧力調整弁=バイパス弁がなく設定値が固定
直動形凝縮圧力調整弁=バイパス弁があり設定値が自由
二 〇 水冷凝縮器に取り付ける冷却水調整弁は、凝縮圧力または凝縮温度を検知して作動し、凝縮圧力が適正な状態を保つように冷却水量を調節する
直動式=小容量、圧力式で応答早い、自動で冷却水を止められるがバイパス弁が必要
温度式=大容量、温度式で応答遅い、安全、熱の移動によって作動
正解 5
イ、ロが✕で簡単なので消去法で5
問9 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、冷媒について正しいものはどれか
イ 一般に、沸点の低い冷媒ほど理論成績係数は低下する傾向となるが、体積能力が大きくなり、圧縮機の必要押しのけ量や冷媒の流れの圧力損失は小さくなる。したがって、使用する凝縮温度範囲により、適切な沸点や臨界温度の冷媒を選定する必要がある
ロ アンモニアは毒性と微燃性を有するが、冷媒としては体積能力が大きく、理論成績係数は高く、低圧蒸気配管での圧力損失は小さい
ロ アンモニアは毒性と微燃性を有するが、冷媒としては体積能力が大きく、理論成績係数は高く、低圧蒸気配管での圧力損失は小さい
ハ R404AR407CR410Aなど非共沸混合冷媒は、一定圧力下で蒸発を始める温度(沸点)と蒸発終了時の温度(露点)とに違いがあり、露点よりも沸点のほうが温度が高い
二 冷媒の記号で400番台は非共沸混合冷媒、500番台は共沸混合冷媒、600番台は無機化合物、700番台は有機化合物を示す。混合する冷媒の成分比が異なるものは、R407Cのように番号の後に大文字のアルファベットA、B、C、...をつけて成分比の違いを表す
1 イ、ロ 2 イ、二 3 ロ、ハ 4 イ、ハ、二 5 ロ、ハ、二
解説
イ 〇 一般に、沸点の低い冷媒ほど理論成績係数は低下する傾向となるが、体積能力が大きくなり、圧縮機の必要押しのけ量や冷媒の流れの圧力損失は小さくなる。したがって、使用する凝縮温度範囲により、適切な沸点や臨界温度の冷媒を選定する必要がある
沸点の低い冷媒ほど冷凍能力が大きくなり、ピストン押しのけ量、圧力比が小さくて済むが、理論成績係数は低下する(比熱比が大きくなる)
ロ 〇 アンモニアは毒性と微燃性を有するが、冷媒としては体積能力が大きく、理論成績係数は高く、低圧蒸気配管での圧力損失は小さい
アンモニアは体積能力が大きく、理論成績係数も高く、圧力損失も小さい優れたサイクル特性
ハ ✕ R404AR407CR410Aなど非共沸混合冷媒は、一定圧力下で蒸発を始める温度(沸点)と蒸発終了時の温度(露点)とに違いがあり、露点よりも沸点のほうが温度が低い
R404AやR410Aのような沸点と露点の差が0、2~0、3と小さい非共沸混合冷媒は疑似共沸混合冷媒と言う
正解 1
ハが✕で簡単なので消去法で1、2の2択に絞れます
その後はロが〇で簡単なので1
問10 次のイ、ロ、ハ、二の記述のうち、圧力容器の強度などについて正しいものはどれか
ロ 溶接部の全長に対して超音波深傷試験を行った場合、突合せ両側溶接またはこれと同等以上とみなされる突合せ片側溶接継手の効率は1である
ハ 許容圧力は、すでにできあがっている圧力容器の耐圧試験圧力、気密試験圧力、安全装置の作動圧力を定めるときおよび既設機器の最高使用圧力を求めるときなどに用いられる
二 鋼材は一般に温度が下がるにつれて引張強さ、絞り率、硬さなどは増大するが、伸び、降伏点、衝撃値などは低下する。そしてある温度以下の低温で伸びが小さくなり、低温脆性によるもろさを示す
1 イ、ロ 2 イ、ハ 3 ロ、ハ 4 ロ、二 5 ハ、二
解説
イ 〇 円筒銅圧力容器の鏡板に必要な板厚は、円筒銅と鏡板の直径が同じであっても鏡板の形状によって大きく異なる。鏡板の必要な最小板厚は、平形が最も厚く、平形、浅さら形、さら形、深さら形、半球形の順に薄くできる
ロ ✕ 突合せ両側溶接またはこれと同等以上とみなされる突合せ片側溶接継手の効率は溶接部の全長に対して放射線透過試験を行った場合は1である
ハ 〇 許容圧力は、すでにできあがっている圧力容器の耐圧試験圧力、気密試験圧力、安全装置の作動圧力を定めるときおよび既設機器の最高使用圧力を求めるときなどに用いられる
ちなみに設計圧力は、容器などの設計において計算または、耐圧強度を決定する圧力
二 ✕ 鋼材は一般に温度が下がるにつれて引張強さ、降伏点、硬さなどは増大するが、伸び、絞り率、衝撃値などは低下する。そしてある温度以下の低温で伸びが小さくなり、低温脆性によるもろさを示す
正解 2
二が✕で簡単なので消去法で1、2、3の3択に絞れます
その後はイ、ハが〇で簡単なので2
続きはこちらです28年度学識試験問題3~10問
まとめ
27年度は保安管理も学識も難しい問題が多いです。最後まで読んで頂いてありがとうございました。
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