解説 - 問題 15

次の各文章の【1】～【12】の中に入れるべき最も適切な字句等をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。なお、【1】、【2】、【6】及び【8】は複数箇所あるが、それぞれ同じ記号が入る。
また、【A ab.c】～【C ab.c】に当てはまる数値を計算し、その結果を答えよ。ただし、解答は解答すべき数値の最小位の一つ下の位で四捨五入すること。(配点計40点)

(1) 冷却を目的とした熱交換について考える。
空調設備や熱利用設備では、そこで発生する熱を大気へ放熱するために、一般的には冷却塔が用いられ、設備機器との間で冷却水を循環し放熱している。
冷却塔の方式は、冷却水と大気との接触形態の違いにより大きく二つに分けられ、直接接触により熱交換する【1】式と、間接接触により熱交換する【2】式がある。
【1】式は、冷却水を大気に直接接触させることで、冷却水の一部が気化することにより冷却水の温度を下げるため、熱交換の効率は高い。一方、直接接触することで冷却水中に大気中の種々の汚れが蓄積し、また溶解している塩類等の濃縮が起きるため、冷却水を使用する熱利用設備側の熱交換器の伝熱性能の低下を引き起こす。それを抑えるために水質の管理が必要である。
【2】式の冷却塔は、一般に冷却塔内の充てん層中に冷却水管を挿入し、冷却水管外面に散布される水の気化熱を利用して冷却水管を冷却することで、管内の冷却水の温度を間接的に下げるため、熱交換の効率は【1】式より低い。この方式は、大気と冷却水が直接接触しないので、冷却水が清浄に保たれ、熱利用設備側で汚染を避ける場合に用いられる。
冷却塔で放熱により得られる冷却水の温度は、大気の【3】温度より低くすることができるが、大気の【4】温度より低くすることはできない。冷却塔の性能は夏期の大気条件で設計されるので、一年を通して使用する場合、中間期や冬期には、大気の温度や湿度に応じて冷却水の流量や冷却塔の送風量を適切に運転管理することが求められる。