労働衛生コンサルタント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。＞＞
衛生工学 R01 （問３の後半です）
問 ３ 有機溶剤業務を行う作業場に設置されているダクトの断面積（0.0452 m2）が一定で、排風量が12.0 m3/min である図１の局所排気装置について、以下の設問に計算過程を示して答えよ。
ただし、計算は有効数字３桁（４桁目は切り捨て）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、空気密度を 1.20 kg/m3、重力加速度を 9.80 /s2 とする。
問３）
| ３）図１の局所排気装置のA 点からB 点について、以下の問に答えよ。 | ||
| ① フードからA 点までの圧力損失が15.5 Pa であるとき、A 点の全圧をパスカル（Pa）単位で求めよ。 | ||
| ② B 点に図４のように水柱マノメータ（水の入ったU 字管マノメータ）を設置し、圧力測定を行った結果、水柱マノメータの左右の水面の高さの差の値が2.5 mm であった。A 点からB 点間の圧力損失をパスカル（Pa）単位で求めよ。 | ||
回答案
①フードの外側の全圧０の状態から、ダクト内に空気が流れ込んでいくので、 ダクト内部の静圧は負であることが判断できます。 局排計算書では 風速から速度圧を求めて、静圧＝－圧損－速度圧を求めていますが、 ダクト内の全圧は、静圧＋速度圧ですので、ここでは、フードの圧損そのものが、全圧になります。 答えは、全圧＝－15.5Pa（＝フード圧損）です。 | ||
②ピトー管は全圧を求めるように設置されています。 マノメーターの値の2.5mmH2OをPaに変換すると （２）の答えを使って 2.5*9.8＝－24.5Paです。 A点の全圧が－15.5Pa、B点の全圧が－24.5Paなので、 A点－B点間の圧力損失は、９Paとなります。←訂正しました。 | ||
感想と解説
冒頭の図１で、ファンがC端にあることに注意しましょう。 速度圧は、この設問の最後で使いますが、ここでは、全圧を問われているので、計算する必要はありません。 | ||
問４）
| ４）位置圧が無視できない場合は、全圧を求めるときに位置圧を考慮する必要があるが、２点間の高低差が20.0 m であるとき、２点間の位置圧の差をパスカル（Pa）単位で求めよ。 | ||
回答案
位置エネルギーは密度 ρ [kg/m3] と 重力加速度 g [m/s2]、基準位置からの高さ z [m] の積で表されます。 よって、位置圧＝1.2*9.8*20＝235.2Pa | ||
感想と解説
ちょっと、この答えは自信がないです。無視できるくらいに小さいのかと思っていたら、意外と大きいので。。。 高さ20ｍの縦ダクトって、一階から７－８階までの高さなので、確かに局所排気のフードとしては、あまり見かけないんですけどね。 （2021/10追記：大気圧が1013.25hPa＝101325Paだと気がつくと、高山で気圧が下がるという知識と相まって、235Paの納得感が出てきました。 こちらをご参考にしてください。） | ||
問５）
| ５）位置圧が無視できる場合は、全圧は静圧と速度圧の和となるが、位置圧が無視できない場合は、静圧と速度圧の和に位置圧を加えたものが全圧となる。図1 のB 点とC 点の高低差（ h ）が20.0 mあり、この間の圧力損失が19.4 Pa であるとき、C 点の速度圧と静圧をパスカル（Pa）単位で求めよ。 なお、B 点からC 点間は、ベンドの圧力損失とベンドの高さは無視し、長さh の直線ダクトとみなすものとする。 | ||
回答案
『速度圧と静圧を求めよ』となっていますので、簡単な速度圧から求めましょう。 速度圧は、排風量（Q=12m3/分）とダクト断面積A（0.0452 m2）から流速（Fm/秒）を求めて計算します。 ここでは、排風量（分あたり）と流速（秒速）の換算に気を付けます。 Q=Q×F → 12÷60＝0.0452×F → F=4.425m/s 速度圧Pｓ＝空気の比重×（速度）の二乗×1/2 ＝1.2*4.425*4.425*0.5＝11.74Pa ←訂正しました。 答え：11.7Pa ←訂正しました。 | ||
静圧は、全圧から速度圧を引いて求めます。 全圧は、フード入口から、圧損を順番に引いていくことになるので、 入口＝０ Ａ地点＝－15.5Pa（問題文から） Ｂ地点＝－15.5ー９.0（問３②）＝ー24.5Pa ←訂正しました。 Ｃ地点＝－24.5-19.4－235.2（問４）＝ー279.1Pa ←訂正しました。 Ｃ地点の静圧＝全圧ー速度圧＝－279.1ー11.7＝ー290.8Pa ←訂正しました。 答え：－291Pa ←訂正しました。 | ||
感想と解説
排気量（分速）と流速（秒速）の切り替えが、ダクト設計表では頻繁に行われているのですが、普段の業務では、EXCELシートに計算式が入っていて自動計算されていると、忘れてしまいがちだと思いますので、受験準備では必ず電卓手計算で練習しておきましょう。 | ||
| まあ、同じ問題は出ないでしょうが、位置圧の計算が判らなくても、速度圧だけでも計算しておけば、ひょっとして部分点を取れるかもしれないので、試験の時には、諦めずに速度圧だけでも計算しておくことをお勧めします。 | ||
問４は、また後日。