エネその3_平成27年度

問題は省エネルギーセンターのHPを参照してください。
https://www.eccj.or.jp/mgr1/15test/answer.html
科目Ⅱの解答の続きです。
なお、式中の単位は煩雑になるため必要な場合のみつけます。
問5
ランキンサイクルの基本的な問題です。
1)この特徴的な形を見たらスッと頭に出てこないと不味いです。ランキンサイクル。
2)語句の穴埋め問題だけなので、Wikipediaを参考にして下さい。
https://ja.wikipedia.org/wiki/ → ランキンサイクル
3)乾き度を用いた比エントロピーの関係式は、
s=s’ + x(s” – s’) で表されます。比体積、比エンタルピーも同形で表されます。
よって⑧はキです。
与えられた数値を代入します。
ここで、状態2は湿り蒸気であり、状態1からの等エントロピー反応で変化した状態です。
よって左辺sは状態1(7.0MPa、390℃)の時のエントロピーと同じ値です。
表2圧縮水および過熱蒸気の熱力学性質より、s=6.4096[kJ/(kg・K)]
残りのs’及びs”は表1飽和水および飽和蒸気の熱力学性質の40℃の欄に表記されています。
6.4096=0.5724 + x(8.2557-0.5724) x=0.7597
よってAは7.6(×10^-1)です。
このxを使って比エンタルピーh2を求めます。
h2=h’ + x(h” – h’)
数値を代入します。
h2=167.5 + 0.7597×(2573.5 – 167.5)=1995.3
よってBは2.0×10^3[kJ/kg]です。
熱効率は、η=(タービンの仕事-ポンプ所要仕事)/ボイラの加熱量で表すことができるので、
図1より、
η={(h1-h2)-(h4-h3)}/(h1-h4)
よって⑨はエです。
数値を代入します。
η={(3132.1-1995.31) -(174.6-167.5)}/(3132.1-174.6)=0.3820
よってCは3.8(×10^-1)です。
そして、文中にもあるように、給水ポンプの仕事は小さいため無視できることが多いです。
表2の状態4(40.2℃)と表1の状態3(40.0℃)に記されたエンタルピーの差分が、給水ポンプの仕事です。
Wp=174.6-167.5=7.1
よってDは7.1[kJ/kg]です。
4)
ランキンサイクルの応用は、再熱サイクルと再生サイクルの2個だけ押さえておけばいいと思います。
表のように抽気ラインがあるのが再生サイクルです。
タービンの中間段から上記の一部を抽気して、その熱を給水加熱機に送り、ボイラへの供給水を温めます。
これにより、復水器で冷却水に持ち去られる熱量を減らすことができます。
以上のことを式で表したのがクの効率となります。
【問5感想】
問4と同じく、過去10年分を通して一番簡単な年だったのではないでしょうか。
迷うとしたら⑫の再生サイクルの効率の式だと思いますが、私は暗記半分思考半分で解きました(;´∀`)
サイクルは、カルノーサイクル、オットーサイクル、ディーゼルサイクル、ブレイトンサイクル、
サバテサイクル、スターリングサイクル、ランキンサイクル、再生サイクル、再熱サイクル位しか
出ないと思うので、上記サイクル、白紙にP-V、T-S線図と全ての変化(断熱膨張等)を書けるようにすればいいかと。