建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第50回(令和2年度(2020年))
問70 (空気環境の調整 問70)

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問題

建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士)試験 第50回(令和2年度(2020年)) 問70(空気環境の調整 問70) (訂正依頼・報告はこちら)

熱交換器に関する次の記述のうち、多管式熱交換器について述べているものはどれか。
  • 構造的にU字管式・全固定式・遊動頭式に分類される。
  • 内部に封入された作動媒体が、蒸発と凝縮サイクルを形成して熱輸送する。
  • 熱交換器の中では、設置面積や荷重が小さい。
  • 伝熱板の増減により伝熱面積の変更が可能である。
  • 一体成形された構造のブレージング型は、汚れやすい流体の使用には向かない。

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この過去問の解説 (2件)

01

熱交換器は、異なる温度の流体間で熱を移動させる装置です。用途や構造によってさまざまな種類があり、それぞれの特徴が異なります。多管式熱交換器は、円筒状の外筒の中に複数の管が配置された構造をしており、一般的にU字管式・全固定式・遊動頭式の3つに分類されます。各選択肢の記述を確認し、どれが多管式熱交換器について述べたものかを判断します。

選択肢1. 構造的にU字管式・全固定式・遊動頭式に分類される。

多管式熱交換器は、構造によって U字管式・全固定式・遊動頭式 に分類されます。これは、多管式熱交換器の特徴を正しく説明しています。

選択肢2. 内部に封入された作動媒体が、蒸発と凝縮サイクルを形成して熱輸送する。

これは ヒートパイプ式 の熱交換器の特徴です。内部に封入された液体が蒸発し、凝縮することで熱を輸送します。多管式熱交換器とは異なります。

選択肢3. 熱交換器の中では、設置面積や荷重が小さい。

多管式熱交換器は、一般的に大きな設置スペースが必要です。コンパクトな設計のものもありますが、設置面積が小さいという特徴はありません。

選択肢4. 伝熱板の増減により伝熱面積の変更が可能である。

これは プレート式熱交換器 の特徴です。伝熱板を追加・減少することで伝熱面積を調整できます。多管式熱交換器には当てはまりません。

選択肢5. 一体成形された構造のブレージング型は、汚れやすい流体の使用には向かない。

ブレージング型熱交換器(ろう付け熱交換器) は、一体成形された構造のため、流路が狭く、汚れやすい流体には適していません。これは多管式熱交換器とは関係がありません。

まとめ

「構造的にU字管式・全固定式・遊動頭式に分類される。」の記述が、多管式熱交換器について述べたものです。多管式熱交換器は、構造に応じて異なるタイプに分類され、それぞれの方式で用途が異なります。

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02

この問題で覚えておくポイントは以下の通りです。熱交換器にはいくつかの種類があり、それぞれ構造や特徴が大きく異なります。多管式・ヒートパイプ式・プレート式・ブレージングプレート式のそれぞれの特徴をしっかり整理しておくことで、この種の問題に確実に対応できます。

選択肢1. 構造的にU字管式・全固定式・遊動頭式に分類される。

これは多管式熱交換器の説明です。
多管式熱交換器(シェル&チューブ式)はシェル(胴)の内部に多数の伝熱管(チューブ)を束ねた構造で、管束の固定方式によりU字管式・全固定式(固定管板式)・遊動頭式の3種類に分類されます。熱膨張への対応方法がそれぞれ異なります。

選択肢2. 内部に封入された作動媒体が、蒸発と凝縮サイクルを形成して熱輸送する。

これはヒートパイプ式熱交換器の説明です。
ヒートパイプは密閉管内に封入された作動媒体が一端(高温側)で蒸発し、もう一端(低温側)で凝縮することで潜熱を利用して熱を輸送します。多管式熱交換器とは異なる原理です。

選択肢3. 熱交換器の中では、設置面積や荷重が小さい。

これはプレート式熱交換器の説明です。
プレート式熱交換器は薄い伝熱板を重ねた構造でコンパクトに高い伝熱面積を確保でき、設置面積・荷重ともに小さくなります。多管式熱交換器は比較的大型・重量があります。
 

選択肢4. 伝熱板の増減により伝熱面積の変更が可能である。

これはプレート式熱交換器の説明です。
プレート式は伝熱板の枚数を増減するだけで伝熱面積を容易に変更できるため、負荷の増減に対応しやすいという利点があります。多管式はこのような柔軟な変更はできません。

選択肢5. 一体成形された構造のブレージング型は、汚れやすい流体の使用には向かない。

これはブレージングプレート式熱交換器(ブレージング型)の説明です。
ブレージング型はプレートを一体にろう付け(ブレージング)した構造で、分解洗浄ができません。そのためスケールや汚れが付着しやすい流体には向かず、清浄な流体(冷媒・フロン等)に使用されます。

まとめ

熱交換器の種類と特徴をまとめると、多管式(U字管式・全固定式・遊動頭式に分類)、ヒートパイプ式(蒸発・凝縮サイクルで熱輸送)、プレート式(コンパクト・伝熱板の増減で面積変更可能)、ブレージング型(一体成形・分解不可)です。

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