令和元年度 公害防止管理者 ばいじん・粉じん特論 問3を解説｜集じん率と流動状態
令和元年度 ばいじん・粉じん特論 問3は、流通形式集じん装置内の流動状態と集じん率ηの関係に関する問題です。集じん率ηとwA/Qのグラフの ア～ウ に入る流動状態A～Cの正しい組合せを選びます（w：分離速度、A：全集じん面積、Q：処理ガス流量）。
この問題のポイント
同じwA/Qの値でも、装置内でガスがどれだけ混ざり合うかによって集じん率は変わります。ポイントは「混ざるほど集じん率は下がる」という向きです。混合のない層流では、いったん壁側に運ばれた粒子が再び中央へ戻らないため集じん率が最も高くなります。逆に、装置全体で濃度が均一になるまで混ざる完全混合では、捕集されるはずの粒子も混ざり戻ってしまい、集じん率が最も低くなります。グラフでは一番高い曲線が層流、一番低い曲線が完全混合です。
※ 問題文そのものは、産業環境管理協会が公開している公式サイトで確認できます。
正解：選択肢(5)
各空欄に入る流動状態
| 空欄 | 流動状態 | 読み解き |
|---|---|---|
| ア | C（層流） | 混合がなく粒子が順に壁側へ運ばれて捕集される。同じwA/Qで集じん率が最も高く、グラフの一番上の曲線になります。 |
| イ | B（乱流・流れ方向断面で濃度均一） | ドイッチェの式 η＝1－exp(－wA/Q) が成り立つ状態で、集じん率は中間になります。 |
| ウ | A（乱流・装置内すべてで濃度均一＝完全混合） | 最もよく混ざるため、同じwA/Qで集じん率が最も低く、グラフの一番下の曲線になります。 |
ここが分かれ目
3つの流動状態は「混合の少なさ」で集じん率の高低が決まります。混合がまったくない層流(C)が最も高く、断面内だけ均一な乱流(B)が中間、装置全体で均一になる完全混合(A)が最も低くなります。グラフの立ち上がりが最も急で早く1に近づく曲線 ア が層流C、最もゆるやかな曲線 ウ が完全混合Aです。「混ざるほど集じん率が上がる」と思い込むと逆にしてしまうので注意します。
覚え方
- 集じん率の高さ＝混合の少なさ順。層流C ＞ ドイッチェB ＞ 完全混合A。
- 完全混合（装置全体で濃度均一）は捕集分も混ざり戻り、集じん率が最も低い。
- ドイッチェの式 η＝1－exp(－wA/Q) が成り立つのは乱流で流れ方向断面が均一な場合。
理解度チェック
Q.
同じwA/Qで集じん率が最も高くなる流動状態は？
層流です。混合がなく、壁側へ運ばれた粒子が中央へ戻らないため、集じん率が最も高くなります。
Q.
ドイッチェの式が当てはまるのはどの流動状態？
乱流で、流れ方向の断面においてダスト濃度が均一な場合です。η＝1－exp(－wA/Q) で表されます。
この問題に関連する用語解説
出典
- 一般社団法人 産業環境管理協会「令和元年度 公害防止管理者等国家試験 ばいじん・粉じん特論 問題・正解」（公式PDF）
※ この記事の確認日：2026年7月