モリエ線図を利用した問題

質問

こんにちは、R134-aのモリエ線図を使った問題なのですが、
一つ分からないことがあります。

もし、過熱度:10℃とすると、原理的に冷凍庫内を-12℃に冷やすことは可能か？その理由も述べよ。

とあります。

不可能なのは推測できるのですが、なかなか説明ができません。どなたか助けていただけますでしょうか？

もしかしたらモリエ線図を使わなくても理由は述べられるのではないかと考えています。

回答No.1

kagakusuki · ベストアンサー

>不可能なのは推測できるのですが

　多少自身が無いのですが、不可能ではなく、可能なのではないかと思います。
　宜しければ、何故、不可能と考えておられるのかを、補足欄等で御説明しては頂けないでしょうか。

　過熱度が10度という事は、蒸発器内で熱を吸収したR134aは、蒸発器内の圧力において沸騰する温度よりも、10度だけ高い温度にまで温度が上昇するという事です。
　熱は温度が高い所から、低い所に向かってしか移動しませんから、蒸発器内の冷媒温度が、沸騰する温度よりも、10度だけ高い温度にまで温度が上昇するという事は、庫内の温度は、冷媒が（蒸発器内の圧力において）沸騰する温度よりも、10度以上高い温度であるという事になります。
　設問では、庫内温度は-12℃という設定になっていますから、この-12℃という温度が、冷媒が蒸発器内の圧力において沸騰する温度よりも、10度以上高い温度であるという事になりますので、結局、冷媒が蒸発器内の圧力において沸騰する温度は-22℃以下でなければならない、という事になります。
　沸騰する温度を低くするためには、蒸発器内の圧力を低くしなければなりませんが、もし、冷媒の圧力が大気圧よりも低くなれば、配管の繋ぎ目等から、外気が配管内に入り込み、冷媒ガスと（空気中の水分等が）化学反応を起こして酸を発生させ、配管の腐食の原因となったり、侵入した外気が冷凍機の負荷を増加させたりしますし、蒸発器の内圧があまりにも低ければ、蒸発器が大気圧で押し潰されてしまいます。
　そのため、低圧部の圧力は、大気圧以上である事が望ましく、これが蒸発器内の内圧の下限値を決めてしまうため、冷媒が沸騰する温度の下限も制限される事になります。
　R-134aのモリエル線図を見ると、270K（＝-23.15℃）における湿り蒸気の圧力は、0.1013MPa（≒1気圧）よりも上ですから、外気が配管内に入り込む恐れはないという事になりますので、過熱度が10度で庫内温度が-12℃にまで冷やす事は可能という事になると思います。