問題 14

次の各文章の【1】～【15】の中に入れるべき最も適切な字句等をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。(配点計50点) (1) 蒸気タービンの構造について考える。 1) 復水器を設置する蒸気タービン最終段では、タービンの【 1 】損失を減らし内部効率を向上させるためと、蒸気の体積流量がきわめて大きいことから、回転羽根の長さが相当長くなる。また、この段では蒸気の【 2 】も大きくなるため、水滴によるエロージョン対策が必要であり、【 3 】層の形成などが検討される。

2) ケーシングには、圧力容器としての役割と高速で回転しているロータを支持する役割があり、両者を兼ね備えた構造にする必要がある。また、できるだけ軸対称とし急激な肉厚の変化のない構造として、過大な【 4 】が働かないよう考慮するとともに、自由な熱膨張と分解・組立の容易な形状にしておくことが望ましい。

3) 軸受は軸を介してロータを支え、その円滑で安定な回転状態を保つための重要な役割を担っている。軸受に供給される潤滑油の役割には、軸受で発生する【 5 】熱及び蒸気側からロータを経ての伝導熱を除去したり、振動を減衰させたりすることなどがある。一方、軸のケーシング貫通箇所から、高圧蒸気の漏洩あるいは真空側への空気の混入があるので、これを防止しなければならない。通常は【 6 】式のシールを設置しているが、真空側に水封式のものを採用して漏えい防止の効果を持たせることもある。

(2) 内燃機関の種類や特徴について考える。 1) 内燃機関は、燃焼室(又は燃焼器)内部で燃料を燃焼させて高温・高圧のガスを発生させ、これをそのまま作動流体として膨張させ、その熱エネルギーを【 7 】に変換する原動機である。一般に【 8 】サイクルであり、サイクル内の作動流体は気相のまま相変化しない。

2) 1)で述べたエネルギーの変換のための方式には、シリンダ内の燃焼ガスが膨張することによるピストンの往復運動をクランク軸で回転仕事に変える【 9 】形と、タービン内で作動流体を膨張させて回転仕事を得る【 10 】形とがある。

(3) ガスタービンの性能について考える。 1) ガスタービンの理論サイクルとして最も単純なものはブレイトンサイクルであり、その理論熱効率は【 11 】の関数で示されている。

2) ガスタービンは、作動流体の質量流量によって出力が変化する。稼動時の出力と大気の温度及び圧力との関係は次のとおりとなる。 ① 大気温度【 12 】。 ② 大気圧力【 13 】。

3) 実際のガスタービンでは、等エントロピー変化でなく、圧力損失、熱損失、機械損失などの影響も受ける。そのような実際のガスタービンサイクルでは最高最低温度比が影響し、その値が【 14 】なれば、比出力は増加する。また、タービン入口温度に対し比出力あるいは【 15 】を最高にする最適圧力比がある。