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令和4年度 公害防止管理者 ばいじん・粉じん特論 問1を解説|粒度分布の合成

令和4年度 ばいじん・粉じん特論 問1は、粒度分布(ふるい上分布)の合成に関する問題です。質量比の異なる2種類のダストを混合したとき、その頻度分布として最も適切な図を選びます。

この問題のポイント

ふるい上分布R(%)は「ある粒子径以上の粒子が全体に占める質量の割合」を表します。2つのダストを質量比A:B=1:2で混ぜると、混合物のふるい上分布は、各ダストの分布を質量の割合で加重平均した形になります。つまりAを1/3、Bを2/3の重みで足し合わせるということです。頻度分布は、このふるい上分布を粒子径で微分した(傾きをとった)ものです。引っかけの核心は、混合比が質量比であり、重みの大きいB(2/3)の形に引っ張られる点で、単純に1:1で平均した図を選ばないことが分かれ目です。

※ 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(2)

分布を合成する手順

混合ダストの分布は、次の順で組み立てると迷いません。

  • まず各ダストのふるい上分布から、粒子径ごとの頻度(分布曲線の傾き)を読み取る。
  • 次に質量の割合で加重する。Aの頻度に1/3、Bの頻度に2/3を掛けて足し合わせる。
  • Bの重みが2倍大きいので、合成後の頻度はBの分布に近い形になり、そこにAの寄与が上乗せされてなだらかにつながる。

ここが分かれ目

混合比は質量比であって、単純な平均(1:1)ではありません。Bの質量がAの2倍あるため、合成分布はBの形に強く引っ張られます。また、ふるい上分布そのものではなく、それを微分した頻度分布どうしを重ねる点にも注意します。質量の重み(1/3と2/3)を正しく反映した図が選択肢(2)です。

覚え方

  • 混合ダストのふるい上分布=各分布の質量加重平均。重みは混合質量比。
  • ふるい上分布を粒子径で微分=頻度分布。傾きが急な粒径ほど頻度が高い。
  • 質量比が2:1なら、多い方(重みの大きい方)の形に寄る。単純平均にしない。

理解度チェック

Q.

質量比A:B=1:2で混合したとき、合成後のふるい上分布はどちらの分布に近い?

Bに近くなります。Bの重みが2/3と大きいため、合成分布はBの形に引っ張られます。

Q.

ふるい上分布から頻度分布を得るにはどうする?

粒子径で微分します(傾きをとる)。ふるい上分布の傾きが急な粒子径ほど、その付近の頻度が高いことを表します。

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出典

  • 一般社団法人 産業環境管理協会「令和4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