1級電気工事施工管理技士 過去問
令和6年度（2024年）
問7 (午前 ロ 問1)

ランキンサイクルは、主に蒸気を利用してエネルギーを変換するサイクルで、一般に以下の4つの過程から構成されています：

ボイラーで水を蒸気に変える。

タービンで蒸気を使用して仕事をする。

凝縮器で蒸気を水に戻す。

ポンプで水を再びボイラーに送る。

蒸気のエントロピーと温度の変化

タービン内の蒸気の変化を考えると、以下のようになります：

過程 5→6:

エントロピー(S): 増加します。タービンを通るとエネルギーを放出し、エントロピーが高まる状態です。この過程は、タービン出口での蒸気が凝縮器に向かう際の変化を示しています。

絶対温度(T): 減少します。タービンを通過することで仕事をしてエネルギーを失い、蒸気の温度が低下します。

他の選択肢との比較

2→3: これはボイラーからタービン入口までの過程で、エントロピーは増加しますが、温度も高い状態です。

3→4: タービンの入口から出口の過程ですが、エントロピーが減少します。

4→5: 凝縮器での冷却過程で、エントロピーが減少し、温度も減少します。

したがって、タービンの入口から出口にかけてのエントロピーと温度の変化を示す過程として適当なのは ④5→6 です。この過程では、エントロピーが増加し、温度が減少するため、タービンの動作におけるエネルギーの変換を正確に反映しています。

ランキンサイクルでは、圧力と温度は以下の段階で変化します。

給水ポンプ: 給水を高圧にします。ここで圧力が大幅に上昇します。
ボイラ: 高圧の水を加熱し、飽和蒸気にします。温度とエントロピーが上昇します。
過熱器: 飽和蒸気をさらに加熱し、過熱蒸気にします。温度は上昇しますが、圧力はほぼ一定です。
タービン: 高温高圧の蒸気が膨張し、仕事をしてタービンを回します。圧力と温度が低下します。

汽力発電のサイクルにおいて、ボイラで水を加熱すると、まず沸騰して飽和蒸気になります。

この飽和蒸気はまだ湿り気を含んでおり、そのままタービンに送ると、タービンの羽根を腐食させたり、
効率を低下させたりする可能性があります。

過熱器は、この飽和蒸気をさらに加熱し、過熱蒸気にするための装置です。
これにより、蒸気の温度が上がり、湿り気が完全になくなり、タービンへのダメージを防ぎつつ、発電効率を高めることができます。

上記のことを踏まえて覚えておきましょう。