二級ボイラー技士の過去問
令和3年4月公表
ボイラーの構造に関する知識 問3

正解は、2　です。

１．正しい記述です。

ボイラー水は、火炎などの熱を受けると気泡が発生し気水混合体となり、密度が減少するため、上昇します 。

逆に、加熱されない温度の低い部分では飽和水が下降します。

ボイラー水は、この密度差によって循環します。

２．誤った記述です。

丸ボイラーは、 伝熱面の多くが水中に設けられています。 それによって水の循環が自然に発生しますので、経路を別に設ける必要はありません。

因みに、丸ボイラーの種類には、立てボイラー、立て煙管ボイラー、煙管ボイラー、炉筒煙管ボイラーなどがあります。

３．正しい記述です。

水管ボイラーは構造上、火炎等にあたる部分が上昇管となり、火炎等にあたらない部分が下降管となります。

４．正しい記述です。

高圧のボイラーになるほど、水と気水混合物の密度差が少なくなって自然循環力が低下します。よって、高圧のボイラーは強制循環式が多くなります。

５．正しい記述です。

水の循環が適正ですと水に次々と熱が吸収されます 。よって伝熱面は、高温にはならずに水温や蒸気の温度に近い温度になります。

正解は2です。

1. 正しい。自然循環は流体の密度差によって生じる現象です。

例えば、少し古いお風呂を沸かした時、上の部分は熱いお湯になっているのに、下の部分は冷たい状態のままということがよくありました。これはお湯が熱で膨張して密度が小さくなり、自然に上昇するために起こります。

ボイラーの自然循環もこの現象と同じです。ボイラーで加熱された高温の水や蒸気は、加熱前の水に比べて密度が軽くなるため、配管内を上昇していき、水の循環流を形成します。

2. 誤り。丸ボイラーは伝熱面の多くがボイラー水中に設けられ、それによって水が自然に対流します。

3. 正しい。上昇管と下降管に分けられます。

4. 正しい。高圧になるほど、蒸気は圧縮され体積が減少するため、密度が大きくなり、水との密度差が小さくなります。これにより水の循環力も弱くなります。

5. 正しい。水循環が良いと熱が水に十分に伝わり、伝熱面温度は水温に近い温度に保たれます。

正解は「2」です。

ボイラーの水循環に関する問題です。

1．正しいです。

温度が上昇すると密度は低下し，水及び気泡を含んだ水は上昇します。また，温度の低い水は，温度の高い水と比較して密度が高くなりますので，下降します。これにより，水の循環流が発生します。

2．誤りです。

丸ボイラーは水管ボイラーと比較し，伝熱面の多くが水中にあるため，循環路を別置しなくてもよい構造となっています。循環流の効率化のために伝熱面を中心より少しずらして設置しているものもあります。

3．正しいです。

上昇管は蒸発管とも呼ばれ，水冷壁として炉内に設置されています。

降水管は炉外に設置されている事が多く，上昇管と区別されています。

4．正しいです。

高圧になるほど蒸気と水の密度差が小さくなり，循環力が弱まります。そのため，昇圧ポンプを設置し，水をドラムに送る強制循環方式を用いる場合もあります。

5．正しいです。

水循環が良いと熱が水に十分に伝わり，伝熱面温度は水温に近い温度に保たれます。