今日から問３に取り掛かります。
例年通り、問３と問４は、局所排気装置の設計に関する問題ですが、問３は、フード排気排気量の計算と局排設計書の計算問題になっています。
問題文と図
問３
図１に示す局所排気装置の系統図について以下の設問に答えよ。
但し、ダクトの断面なすべて円形とし、空気密度は1.20kg/m3、フード３の必要排気量は60.0m3/分とする。設問(1)、(4)、(5)、(6)については、計算過程又は理由を示せ。計算は有効数字４桁で行い、回答は４桁目の四捨五入して有効数字３桁で答えよ。設問(2)の局所排気装置計算書は、５桁目を四捨五入して有効数字４桁で答えよ。
（１）図２に示す同じ形状の囲い式フード１およびフード２について、必要排風量[m3/分]を求めよ。ただし、制御風速0.50m/s、開口部の気流分布の補正係数ｋは1.1とする。
（２）
主ダクト系列の局所排気装置計算書の空欄に計算結果を記入せよ。合流部の圧力損失は合流前の速度圧に圧力損失係数を乗じて求めるものとする。空気清浄装置の圧力損失は、排風量120m3/分の時、150Paである。空気清浄装置の圧力損失は排風量の２乗に比例するとして計算せよ。
また、直線ダクトの圧力損失は、計算書に直管圧損が未記入の番地については、ダクトの摩擦係数を0.02として計算せよ。
（３）
主ダクトと枝ダクトの合流点（図１の４－５番地）で、フード１とフード２の二系統の静圧んのバランスがとれていない場合に、バランスを取る方法を二つ挙げて簡単に説明せよ。
（４）
局所排気装置計算書でファン前後の静圧の差を求めよ。
（５）
同じ局所排気装置でファン排風量を現在の二倍にした場合、ファン前後の静圧差は、何倍となるか？
（６）
局所排気装置完成後に、フード１の開口面での風速分布を測定したところ下表のような結果を得た。この囲い式フードの補正係数の実際の値を答えよ。
（７）
フード１の実際の補正係数ｋを計算値１．１に近づける方法を二つ簡潔に述べよ。
例年通り、問３と問４は、局所排気装置の設計に関する問題ですが、問３は、フード排気排気量の計算と局排設計書の計算問題になっています。
問題文と図
問３
図１に示す局所排気装置の系統図について以下の設問に答えよ。
但し、ダクトの断面なすべて円形とし、空気密度は1.20kg/m3、フード３の必要排気量は60.0m3/分とする。設問(1)、(4)、(5)、(6)については、計算過程又は理由を示せ。計算は有効数字４桁で行い、回答は４桁目の四捨五入して有効数字３桁で答えよ。設問(2)の局所排気装置計算書は、５桁目を四捨五入して有効数字４桁で答えよ。
（１）図２に示す同じ形状の囲い式フード１およびフード２について、必要排風量[m3/分]を求めよ。ただし、制御風速0.50m/s、開口部の気流分布の補正係数ｋは1.1とする。
（２）
主ダクト系列の局所排気装置計算書の空欄に計算結果を記入せよ。合流部の圧力損失は合流前の速度圧に圧力損失係数を乗じて求めるものとする。空気清浄装置の圧力損失は、排風量120m3/分の時、150Paである。空気清浄装置の圧力損失は排風量の２乗に比例するとして計算せよ。
また、直線ダクトの圧力損失は、計算書に直管圧損が未記入の番地については、ダクトの摩擦係数を0.02として計算せよ。
（３）
主ダクトと枝ダクトの合流点（図１の４－５番地）で、フード１とフード２の二系統の静圧んのバランスがとれていない場合に、バランスを取る方法を二つ挙げて簡単に説明せよ。
（４）
局所排気装置計算書でファン前後の静圧の差を求めよ。
（５）
同じ局所排気装置でファン排風量を現在の二倍にした場合、ファン前後の静圧差は、何倍となるか？
（６）
局所排気装置完成後に、フード１の開口面での風速分布を測定したところ下表のような結果を得た。この囲い式フードの補正係数の実際の値を答えよ。
（７）
フード１の実際の補正係数ｋを計算値１．１に近づける方法を二つ簡潔に述べよ。
回答案 小問（１）
囲い式フードの必要排風量Ｑm3/分は
【制御風速】×【補正係数】×【フード開口面積】×６０秒
ですので、
0.5×1.1 × 1.15 × 0.8 × 60＝33.0となります。
次に、小問(2)の局所排気装置計算書に取り掛かりますが、必要なパラメーターのうち、
搬送速度、速度圧、直管圧損を先に求めておきましょう。
番地0-1について、
排風量は、小問(1)から 33.0m3/分
搬送速度は、表のダクト断面積0.038/m2を用いて計算します。
33.0÷0.038÷60＝14.47m/s
速度圧は、
14.47 × 14.47 × 1.2÷２＝125.6Pa
番地4-5について、
合流後の排風量は、フード１とフード２が同じものなので
３３．０×２＝６６．０
搬送速度は、表のダクト断面積0.0707を用いて、
66.0÷0.0707÷60＝15.56m/s
速度圧は、
15.56×15.56×1.2÷２＝145.3Pa
番地5-6の直管圧損は、
摩擦係数0.02とダクト径0.3、直前の速度圧を用いて
0.02/0.3×145.3＝9.867Pa/ｍ
番地6-7について、
フード３の排風量が60.0m3/分なので、
合計126.０m3/分
搬送速度は、表のダクト断面積0.15043を用いて
126.0÷0.159043÷60＝13.20m/s
速度圧は、
13.2×13.2×1.2÷2＝104.5Pa
番地7-8の直管圧損は、
摩擦係数0.02とダクト径0.45、直前の速度圧を用いて
0.02/0.3×104.5＝4.644Pa/ｍ
以下の直管圧損も同じです。
ここまで入力したのが、下図となります。
ここまでくると、累計圧損と静圧の計算は力業ですね。
続きは、明日。
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