《電力》〈水力〉[H29:問2]水車のキャビテーションに関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆(やや易しい)

次の文章は,水車のキャビテーションに関する記述である。
運転中の水車の流水経路中のある点で\(\fbox {  (ア)  }\)が低下し,そのときの\(\fbox {  (イ)  }\)以下になると,その部分の水は蒸発して流水中に微細な気泡が発生する。その気泡が\(\fbox {  (ア)  }\)の高い箇所に到達すると押し潰され消滅する。このような現象をキャビテーションという。水車にキャビテーションが発生すると,ランナやガイドベーンの壊食,効率の低下,\(\fbox {  (ウ)  }\)の増大など水車に有害な現象が現れる。
吸出し管の高さを\(\fbox {  (エ)  }\)することは,キャビテーションの防止のため有効な対策である。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

【ワンポイント解説】

キャビテーションは近年出題がされていませんでしたが,電験受験においては必須項目です。キャビテーションの原理は問題文の通りですが,対策は他にも以下の方法があります。
 ①ランナの形状を見直す。
 ②水車の比速度を下げる。
 ③壊食に対し,強い材料を使用する。

【解答】

解答:(5)
(ア)
(イ)
流水中の圧力が低下し,飽和水蒸気圧以下になると,低温でも水は蒸発し膨張します。膨張した後,また圧力が高い箇所に戻ると,今度は一気に凝縮し,この時非常に大きな力が働くため,様々な問題が発生します。

(ウ)
問題文では触れていませんが,騒音や振動が発生するのは,反動水車の吸出し管や水圧管です。

(エ)
吸出し管の高さを低くすることは,エネルギーの有効活用ができなくなるので,設計上は十分に考慮する必要があります。吸出し管は理論上\(10.33\mathrm {m}\)が限界となっています。