《電力》〈火力〉[H20:問3]汽力発電所の基本的な熱サイクルに関する空欄穴埋問題

Contents

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）

図は，汽力発電所の基本的な熱サイクルの過程を，体積\( \ V \ \)と圧力\( \ P \ \)の関係で示した\( \ PV \ \)線図である。

図の汽力発電の基本的な熱サイクルを\( \ \fbox {　（ア）　} \ \)という。\( \ \mathrm {A→B} \ \)は，給水が給水ポンプで加圧されボイラに送り込まれる\( \ \fbox {　（イ）　} \ \)の過程である。\( \ \mathrm {B→C} \ \)は，この給水がボイラで加熱され，飽和水から乾き飽和蒸気となり，さらに加熱され過熱蒸気となる\( \ \fbox {　（ウ）　} \ \)の過程である。\( \ \mathrm {C→D} \ \)は，過熱蒸気がタービンで仕事をする\( \ \fbox {　（エ）　} \ \)の過程である。\( \ \mathrm {D→A} \ \)は，復水器で蒸気が水に戻る\( \ \fbox {　（オ）　} \ \)の過程である。

上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)，(エ)及び(オ)に当てはまる語句として，正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。
\[
\begin{array}{cccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） & （オ） \\
\hline
(1) & 　ランキンサイクル　　 & 　断熱圧縮　 & 　等圧受熱　 & 　断熱膨張　 & 　等圧放熱　 \\
\hline
(2) & 　ブレイトンサイクル　 & 　断熱膨張　 & 　等圧放熱　 & 　断熱圧縮　 & 　等圧放熱　 \\
\hline
(3) & 　ランキンサイクル　　 & 　等圧受熱　 & 　断熱膨張　 & 　等圧放熱　 & 　断熱圧縮　 \\
\hline
(4) & 　ランキンサイクル　　 & 　断熱圧縮　 & 　等圧放熱　 & 　断熱膨張　 & 　等圧受熱　 \\
\hline
(5) & 　ブレイトンサイクル　 & 　断熱圧縮　 & 　等圧受熱　 & 　断熱膨張　 & 　等圧放熱　 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

汽力発電所の基本的な熱サイクルに関する問題です。
電気の範囲と異なり，設備をイメージすることが重要となる機械の内容です。ぜひお湯を沸かして湯気が出るようなイメージを膨らませて理解するようにして下さい。

1.汽力発電所の基本サイクル
図1及び図2に汽力発電所の基本サイクルであるランキンサイクルのフローと\( \ PV \ \)線図を示します。

図1に示すように低温・低圧の給水（図の\( \ \mathrm {A} \ \)）は給水ポンプで昇圧され，低温・高圧の水（図の\( \ \mathrm {B} \ \)）となり，ボイラに供給されます。
ボイラでは燃料の燃焼により加熱され高温・高圧の蒸気（図の\( \ \mathrm {C} \ \)）となり，タービンへ送られます。
タービンでは，蒸気の持つ運動エネルギーと圧力エネルギーによりタービンを回転させ圧力と温度を失い（図の\( \ \mathrm {D} \ \)），復水器により蒸気から水へ凝縮され，再び給水として給水ポンプへ送られます。
その圧力と体積の関係を示したのが図2であり，\( \ PV \ \)線図と呼ばれます。
\( \ \mathrm {A}→\mathrm {B} \ \)が，給水ポンプによる断熱圧縮の過程であり，体積は大きく変化しませんが圧力が上昇します。
\( \ \mathrm {B}→\mathrm {C} \ \)が，ボイラによる等圧受熱の過程であり，水が液体から気体に変わることにより体積が膨張します。
\( \ \mathrm {C}→\mathrm {D} \ \)が，タービンによる断熱膨張の過程であり，蒸気の持つエネルギーをタービンを回転させるエネルギーにします。
\( \ \mathrm {D}→\mathrm {A} \ \)が，復水器による等圧放熱の過程であり，蒸気を水に戻します。