第三種電気主任技術者(電験三種) 過去問
令和元年度(2019年)
問37 (電力 問37)
問題文
この運転状態について、次の問に答えよ。
ただし、復水器冷却水が持ち去る熱以外の損失は無視するものとする。
タービン出力の値[MW]として、最も近いものを次の( 1 )~( 5 )のうちから一つ選べ。
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問題
第三種電気主任技術者(電験三種)試験 令和元年度(2019年) 問37(電力 問37) (訂正依頼・報告はこちら)
この運転状態について、次の問に答えよ。
ただし、復水器冷却水が持ち去る熱以外の損失は無視するものとする。
タービン出力の値[MW]として、最も近いものを次の( 1 )~( 5 )のうちから一つ選べ。
- 350
- 500
- 700
- 800
- 1000
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この過去問の解説 (3件)
01
また、この問いを解くために必要な数値は
・復水器冷却水が持ち去る毎時熱量は3.1 × 10^9[kJ/h]
・タービンの熱消費率は8000[kJ/(kW·h)]
の2つのみで、それ以外の与えられた数値は使いません。
【解説】
タービン出力の値[MW]を求められています。
この問いを解くポイントは、
・タービンの熱消費率は8000[kJ/(kW·h)]
のイメージがしっかりできているかどうかです。
タービンの熱消費率8000[kJ/(kW·h)]というのは、
「タービン入力が8000[kJ]のとき、タービン出力が1[kWh](=3600[kJ])である」
という意味です。
つまり残りの、
8000-3600=4400[kJ]
は「復水器が持ち去る熱量」になります。
ここまでは、タービン出力が1[kWh](=3600[kJ])である時の話でした。
今回の問いでは、タービン出力[kW]が不明ですので
・タービン出力=PT[kW]
として、「復水器が持ち去る"毎時"熱量」の式を考えると、
(8000-3600)×PT=「復水器が持ち去る"毎時"熱量」
となります。
ここで、「復水器が持ち去る"毎時"熱量」は題意より
・3.1 × 10^9[kJ/h]です。
つまり、
PT=3.1×10^9[kJ/h]/(8000-3600)
≒704545[kW]
となります。
求められている単位は[MW]ですので、
答えは約700[MW]となります。
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02
タービン熱消費率の定義から、1kW=3600kJ/h発電するのに8000kJ/h の蒸気でタービンを回す必要があります。
すなわち8000−3600=4400kJ/hが復水器冷却水が持ち去る熱損失です。
復水器冷却水が持ち去る毎時熱量は問題文より、3.1 x 10^9kJ/hなので、求めるタービン出力は
3.1 x 10^9 / 4400 ≒ 704545kW = 704.545MW
よって答えは700MWの3です。
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03
汽力発電所のタービン出力を求める計算問題です。
◆熱量と電力量の関係を整理します
熱量の単位は、1[J]=1[W·s]という関係があります。
この関係から
1[kW·h]=3600[kW·s]=3600[kJ] ……①
という関係が成り立ち、①から電力量と1時間あたりの熱量の関係は
1[kW]=3600[kJ/h] …②
となります。
②の関係を使って、求める電力量PT[kW]を1時間あたりの熱量QT[kJ/h]に換算すると、
QT[kJ/h]=3600PT[kW] …③
となります。
◆タービン入力Qi[kJ/h]、タービン出力PT[kW]、タービン熱効率JT[kJ/kW·h]の関係を整理します
タービン熱効率の単位を見てみると、
JT[kJ/kW·h]=Qi[kJ/h]/PT[kW] …④
の関係が成り立ちます。
④の関係から、タービン入力Qiは
Qi[kJ/h]=JT[kJ/kW·h]·PT[kW] …⑤
で求めることができます。
◆タービン出力PT[MW]を求めます
タービン出力PT[MW]は、復水器で冷却水が持ち去った熱量の関係式と③と⑤から求めることができます。
Q0=Qi-QT
=(JT·PT)-(3600PT)
=PT(JT-3600)
PT=Q0/(JT-3600)
=3.1✕109/(8000-3600)
≒705✕103[kW]
=705[MW]
以上より、最も近い選択肢は700[MW]となります。
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