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。なお、【1】及び【2】は複数箇所あるが、それぞれ同じ記号が入る。(配点計50点) (1) 蒸気タービンの性能について考える。 1) ボイラに供給された燃料のエネルギーが蒸気タービンを通して軸出力を得るまでには種々の損失がある。蒸気タービン本体に生じる損失は、大きく【 1 】損失と【 2 】損失の二つに分けられ、次のような損失などが分類される。 ① 【 1 】損失： ・蒸気が湿り蒸気域に入ったときの湿り損失 ・排気損失 ・ノズル及び回転羽根周辺での漏れ損失 ② 【 2 】損失： ・軸受け摩耗損失 ・軸貫通部から蒸気が漏洩(ろうえい)することによる損失 ・放熱損失

2) タービンの効率は、いくつかの効率に分けて評価できる。【 3 】効率は、タービンの第1段ノズルの入口から復水器の【 4 】までの蒸気の【 5 】に対するタービン内部仕事の割合で示される。一方、タービン内部仕事に対するタービン軸端仕事の割合を【 6 】効率といい、両者の積をタービン効率という。

(2) ガスタービンの特徴と構造について考える。 1) ガスタービンは、圧縮機、燃焼器、タービンにより構成されているが、軸構成には、圧縮機と出力タービン軸が直結している一軸式と、圧縮機と出力タービン軸が別軸となっている二軸式とがある。発電用には【 7 】用いられている。

2) 主に大型のガスタービンの圧縮機には、【 8 】圧縮機が用いられる。圧縮機は、起動中の低回転時、後方段で空気が十分に圧縮されないため、前方段で失速が発生する。この現象をサージングというが、これを防止するために、圧縮機中段より抽気することで吸気流量を【 9 】させたり、圧縮機入口の【 10 】により圧縮機への空気の流入角度を適切にしたりするなどの対策がとられている。

(3) 内燃機関の特徴と構造について考える。 1) 内燃機関は、燃焼室内部で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成し、これを作動媒体として膨張させて熱エネルギーを動力に変換する機器である。シリンダ内で燃焼ガスを膨張させてピストンの往復運動エネルギーをクランク軸で回転仕事に変える方式を容積形の熱機関という。さらに、燃焼の着火方式によって、オットーサイクルの応用である【 11 】と、ディーゼルサイクルの応用である【 12 】に大別される。

2) オットーサイクルにおいて、シリンダ内で混合気の火炎伝播における最終燃焼部分での自己着火に起因し、その際の局所的な圧力上昇により燃焼ガス中に圧力変動を生ずる現象をノックというが、これを抑制するには、燃料側、混合気側及び機関側それぞれに、次のような対策がある。 ① 燃料側の抑制対策 ・【 13 】価の高い燃料を使用する。 ② 混合気側の抑制対策 ・火炎伝播期間を短縮したり、燃焼のばらつきを小さくしたりする。 ・混合気の圧力及び温度を【 14 】。 ③ 機関側の抑制対策 ・圧縮比を下げる。 ・水やメタノール噴射により【 15 】温度を下げる。