今回は平成20年度 電力科目 A問題3を解説します。汽力発電所の基本的な熱サイクルのP-V線図について、サイクルの名称と4つの過程(給水ポンプ・ボイラ・タービン・復水器)の熱力学的な呼び名を埋める空欄補充問題です。
汽力発電の基本サイクルはランキンサイクル。装置と過程の対応は「ポンプ=断熱圧縮/ボイラ=等圧受熱/タービン=断熱膨張/復水器=等圧放熱」の4点セットで、平成26年度(T-s線図版・火力36)とまったく同じ知識で解けます。
出題のポイント

平成20年度 電力科目 A問題3:問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 電力科目 【火力】 平成20年度 A問題3
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(ア)という。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(イ)の過程である。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(ウ)の過程である。C→Dは、過熱蒸気がタービンで仕事をする(エ)の過程である。D→Aは、復水器で蒸気が水に戻る(オ)の過程である。上記の記述中の空白箇所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。
(ア) (イ) (ウ) (エ) (オ) (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 (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 (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 (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 (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
ポイント解説:汽力=ランキンサイクル、装置と過程の4点セット
(ア):汽力発電の基本熱サイクルはランキンサイクル。ブレイトンサイクルはガスタービンの基本サイクルなので、汽力発電の問題で出てきたら誤りの選択肢——この区別だけで(2)(5)が切れる。
(イ)〜(オ):装置と熱力学過程の対応は次の4点セット。
・A→B 給水ポンプ:外部と熱をやりとりせず給水を加圧する→断熱圧縮。
・B→C ボイラ(+過熱器):一定圧力のまま飽和水→乾き飽和蒸気→過熱蒸気と加熱→等圧受熱。
・C→D タービン:熱を捨てずに膨張して仕事を取り出す→断熱膨張。
・D→A 復水器:一定圧力のまま冷却水に熱を捨てて凝縮→等圧放熱。
よって(ア)ランキンサイクル・(イ)断熱圧縮・(ウ)等圧受熱・(エ)断熱膨張・(オ)等圧放熱で答えは(1)。
問題の解説
STEP1 (ア)
汽力発電=ランキンサイクル(ブレイトンはガスタービン)→(2)(5)を除外。
STEP2 (イ)(エ)
圧力を上げるポンプ=断熱圧縮、仕事を取り出すタービン=断熱膨張。
STEP3 (ウ)(オ)
ボイラ=等圧受熱、復水器=等圧放熱→(1)。
答え:(1)
💡 覚え方
サイクルの対応:**汽力=ランキンサイクル/ガスタービン=ブレイトンサイクル**(コンバインドは両方の組合せ)。ランキンサイクルの4過程:**給水ポンプ=断熱圧縮→ボイラ・過熱器=等圧受熱→タービン=断熱膨張→復水器=等圧放熱**。「断熱」はポンプとタービン(圧力が変わる)、「等圧」はボイラと復水器(熱の出入り)。平成26年度A問題2(火力36・T-s線図版)と同じ知識で解ける。
⚠️ よくある間違い
ランキンとブレイトンを混同しない(汽力=ランキン)。ポンプは断熱「圧縮」・タービンは断熱「膨張」——H26問2ではポンプを「断熱膨張」とした引っかけが出た。受熱(ボイラ)と放熱(復水器)の向きも取り違えない。
まとめ
| (ア) | 汽力発電の基本サイクル=ランキンサイクル |
| (イ) | A→B 給水ポンプ=断熱圧縮 |
| (ウ) | B→C ボイラ=等圧受熱 |
| (エ) | C→D タービン=断熱膨張 |
| (オ) | D→A 復水器=等圧放熱→(1) |
▼あわせて解きたい関連問題
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