労働衛生工学過去問（H30-4-3)

今週は労働衛生週間ですね。

労働衛生コンサルタントの筆記試験を受験される方を応援するために、過去問について、一問ずつ解いていきたいと思います。＜＜尚、回答例は小生の見解ですので、誤解誤答についてはコメントにてご意見を頂きたいと思います。＞＞　

　

労働衛生工学　第４６回（平成３０年）

今日は、問４の局所排気装置計算書を埋める問題の二日目です。

局所排気装置計算書の静圧を埋めていきます。

問４　図に示す局所排気装置の系統線図について、以下の設問に答えよ。

１）粉じん作業を行う作業場に設置する図に示した局所排気装置の系統線図について、以下の問に従って表１、表２及び表３の計算書の空欄に入る値を計算し、解答用紙に記入せよ。

ただし、ダクトの断面は円形とし、空気の密度は1.20 kg/m3 とする。計算は有効数字４桁目を切り捨て有効数字３桁で行い、解答は有効数字４桁目を切り捨て有効数字３桁で答えよ。?

①フード１は囲い式フード 　開口面の面積は1.00 m2、平均風速は0.840 m/s、 　開口面上の気流のばらつきの程度を表すk は1.2 ②フード２は自由空間に設置された側方吸引のフランジ付外付け式フードで、 　開口面の面積は0.250 m2、制御風速は1.00 m/s、 　制御風速が確保されるフード開口面からの距離を0.400 m とする ③フード３は床面上に設置された側方吸引のフランジのない外付け式フードで、 　開口面の面積は2.00 m2、制御風速は1.20 m/s、 　制御風速が確保されるフード開口面からの距離を0.400 m とする。

今日は、問題の最終部分です。

この表を使って、フード２の枝ダクトの合流部での静圧バランスと、フード３の枝ダクトの合流部での静圧バランスをとります。

昨日までに作った局所排気装置計算書は下記の通りで、各合流部分の静圧の静圧を使います。

フード２とフード３で、敢えて異なる方法を使った試験問題となっています。

小問（２）設問(1)の図のフード２の枝ダクト系列の合流(1)で抵抗調節平衡法として排風量やダクトの断面積を変えないでダンパーの圧力損失により静圧バランスをとるとき、以下の問に答えよ。計算過程を示し、計算は有効数字４桁目を切り捨て有効数字３桁で行い、解答は有効数字３桁目を四捨五入して有効数字２桁で答えよ。

なお、静圧バランスとは、枝ダクト系列の合流部の静圧を主ダクト系列の合流部の静圧に等しくすることをいう。

① 静圧バランスをとった後のフード２の枝ダクト系列の合流部の全圧を計算せよ。

② ダンパーの圧力損失により静圧バランスをとる場合、必要とされるダンパーの圧力損失の値を計算せよ。

ここで悩ましいのは、 表中の静圧は、 合流後の速度圧（合計風量と合流後のダクト径で求めた速度圧）なので、 　－187Pa－512Pa＝－699Pa（A)ですが、 静圧バランスの計算には、合流前の速度圧を使うって言うところです。 　－205Pa－512Pa＝－717Pa（B) 慣例的に、局所排気装置計算書には、（A)を書くことが多いのですが、 静圧バランスの計算には、（B）を使います。 とはいえ、３％くらいしか違わないので、設計的には許容範囲に収まります。

小生の回答案

①主ダクトの4-5合流部の静圧は、合流部までの圧力損失と合流前の速度圧の速度圧で求まります。

　　合流部までの累計圧力損失　：512Pa、

　　合流部での速度圧（合流前）：205Pa　　　

　　枝ダクトの静圧は、－512－205＝－717Paに調整する必要があります。

枝ダクトの速度圧は138Paなので、

枝ダクトの合流部の全圧＝圧力損失の合計＝－717+138＝－579Pa

　　答え－579Pa　

回答は、有効数字２桁で、５８０Pa（5.8×10^2Pa）

②枝ダクトの合流部の累計圧力損失は、静圧バランス前は229Paなので、

　　追加する必要のあるダンパーの圧力損失は、350Pa

小問（３）設問(1)の図のフード３の枝ダクト系列の合流(2)で流速調節平衡法として排風量を変えないでダクトの断面積を変えることにより静圧バランスをとるとき、以下の問に答えよ。

① ダクト系の静圧(PS)が速度圧(PV)に比例することから、排風量(Q)が搬送速度(v)とダクト断面積(S)の積となることを利用して、静圧(PS)がダクト断面積(S)の二乗に反比例することについて、簡潔に説明せよ。

また、この反比例の関係を、比例定数(K)を用いて静圧バランスをとる前ととった後について式で示すと次式となる。

この２つの式から、フード３の枝ダクト系列の静圧バランスをとる前の静圧(PS0)ととった後の静圧(PSB)及びフード３の枝ダクト系列の静圧バランスをとる前のダクト断面積(S0)から静圧バランスをとった後のダクト断面積(S B)を求める計算式を導出過程も示して答えよ。

② 設問①で導出した計算式を用いて静圧バランスをとった後のフード３の枝ダクト系列のダクト断面積(S B)を計算せよ。計算過程を示し、計算は有効数字４桁目を切り捨て有効数字３桁で行い、解答は有効数字３桁目を四捨五入して有効数字２桁で答えよ。

小問（３）は、①を計算方法のヒントにして解くことが出来るので、親切な問題ですね。

?

小生の回答案

①の前半PSとPVの比例関係は、PS=ｋPVと書ける。

　Q＝S×ｖであるが、PV=空気の比重ρ/2×ｖの二乗なので、

　PV=ρ/2×（Q/S)の二乗

従って、

　PS=ρ/2×Qの二乗／Sの二乗　

　　∴PSは、Sの二乗に反比例する

①の後半

静圧バランス前のデータから、枝ダクトのKを求めます。

　　　　K＝PS0×S0の二乗

静圧バランス後のPSB=K×SBの二乗なので

　　　PS0＝PSB＝K÷SBの二乗＝PS0×S0の二乗÷SBの二乗

従って

　　　SBの二乗＝PS0×S0の二乗÷PSB＝S0の二乗[×]（PS0／PSB）

∴　SB=S0×√（PS0／PSB）

②は①の式に、バランス前の静圧PS0とバランス後の静圧PSB、バランス前の断面積S0を入れます。

　　SB=0.212×√（465／829）＝0.158　→∴0.16m2

以上となります。

この年の計算問題は、ボリュームも多く、かつ引っ掛け箇所があちこちにあって、難問でしたね。

最後まで読んで頂きありがとうございます。 下記のリンクをポチっとクリックして頂けると更新の励みになります。

にほんブログ村
資格・スキルアップランキング

沼野先生の本で、みっちり勉強しましょう。

新 やさしい局排設計教室 | 図書 | 中災防：図書・用品

タグ：労働衛生工学 労働衛生コンサルタント 過去問 局所排気装置計算書 静圧バランス

コメント 2

圧損計算における有効数字についてご質問なんですが、
解答は有効数字３桁目を四捨五入して有効数字２桁で答えよという場合は、-579Paという計算結果に対して、-5.8×10^2Paという記載をしたほうがよろしいのでしょうか？
by 労働衛生工学受験生 (2022-09-11 13:13) 

労働衛生工学受験生様、コメントありがとうございます。仰るとおりです。回答案も５８０Paに修正しました。（計算過程を示しておけば、５８０Paと書いても、×にはならないかも知れませんが）（5.8×10^2Pa）の方が、間違いないかも知れませんね。
by ちょまぷ (2022-09-11 16:07)