問題 5

次の各文章の【1】～【21】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、【4】は2箇所あるが、同じ記号が入る。(配点計50点) (1) 図1に、ある理論サイクルのT-s線図を示す。 ここで、Tは絶対温度、sは比エントロピー、hは比エンタルピーを表すものとする。また、図の1～4(2'及び2"を含む)はいずれも作動流体の熱力学的状態点を示す番号であり、それらの状態点における作動流体の熱力学的状態量の記号には、その番号を添字として用いるものとする。 (図は省略) 1) 図1のサイクルは【 1 】サイクルと呼ばれる。

2) 図1中、状態点1の作動流体は【 2 】の出口にある。この作動流体は、【 3 】を用いて【 4 】に送られる。【 4 】では、燃料の燃焼により外部から作動流体に熱が供給されて、状態点3の状態になる。状態点3の作動流体は【 5 】に送られ、外部に仕事を発生する。

3) 図1において、状態点3～4の変化と状態点1～2の変化は等エントロピー変化である。また、状態点2～3の変化と状態点4～1の変化は【 6 】変化である。状態点1の作動流体は【 7 】の状態であるが、状態点3の作動流体は【 8 】の状態になる。

4) このとき、このサイクルの理論熱効率ηthは、次式で表される。 ηth = 【 9 】

(2) 図2に、ある理論サイクルのP-h線図を示す。 ここで、Pは圧力、hは比エンタルピーを表すものとする。また、図の5～8はいずれも作動流体の熱力学的状態点を示す番号であり、それらの状態点における作動流体の熱力学的状態量の記号には、その番号を添字として用いるものとする。 (図は省略) 1) 図2のサイクルは【 10 】サイクルと呼ばれる。

2) 図2で、状態点5の作動流体は【 11 】により状態点6に移動し、【 12 】により外部に熱を放出して状態点7に至る。さらに、状態点7から【 13 】により状態点8に至る。そして【 14 】に送られ、外部から熱を吸収して状態点5にもどる。

3) 図2において、状態点6～7の変化及び状態点8～5の変化は等圧変化、状態点7～8の変化は等エンタルピー変化である。また、状態点5～6の変化は【 15 】変化である。状態点5の作動流体は【 16 】の状態にあり、状態点6では【 17 】の状態となる。そして状態点6～7の間に熱を外部に放出し、状態点7において【 18 】の状態となる。状態点8では【 19 】となり、状態点5に戻る。

4) このサイクルの理論成績係数は、冷凍機として用いる場合には【 20 】、ヒートポンプとして用いる場合、【 21 】となる。