平成30年(2018年) 電験三種 電力 問2
問2は水力発電の比速度の問題です。
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問２
次の文章は，水車の比速度に関する記述である。
比速度とは，任意の水車の形(幾何学的形状)と運転状態(水車内の流れの状態)とを[ （ア） ]変えたとき， [ （イ） ]で単位出力(1kW)を発生させる仮想水車の回転速度のことである。
水車では，ランナの形や特性を表すものとしてこの比速度が用いられ，水車の[ （ウ） ]ごとに適切な比速度の範囲が存在する。
水車の回転速度を$n[min^{-1}]$，有効落差を$H[m]$，ランナ1個当たり又はノズル1個当たりの出力を$P[kW]$とすれば，この水車の比速度$n_s$は，次の式で表される。
$n_s=n \cdot \dfrac{P^\frac{1}{2}}{H^{\frac{5}{4}}}$
通常，ペルトン水車の比速度は，フランシス水車の比速度より[ （エ） ]。
比速度の大きな水車を大きな落差で使用し，吸出し管を用いると，放水速度が大きくなって，[ （オ） ] やすくなる。そのため，各水車には，その比速度に適した有効落差が決められている。
上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)，(エ)及び(オ)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） |
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| （1） | 一定に保って 有効落差を |
単位流量$(1m^3/s)$ | 出力 | 大きい | 高い効率を得 |
| （2） | 一定に保って 有効落差を |
単位落差$(1m)$ | 種類 | 大きい | キャビテーションが 生じ |
| （3） | 相似に保って 大きさを |
単位流量$(1m^3/s)$ | 出力 | 大きい | 高い効率を得 |
| （4） | 相似に保って 大きさを |
単位落差$(1m)$ | 種類 | 小さい | キャビテーションが 生じ |
| （5） | 相似に保って 大きさを |
単位流量$(1m^3/s)$ | 出力 | 小さい | 高い効率を得 |
答え (4)
比速度とは，任意の水車の形(幾何学的形状)と運転状態(水車内の流れの状態)とを[ （ア） 相似に保って大きさを]変えたとき， [ （イ）単位落差$(1m)$ ]で単位出力(1kW)を発生させる仮想水車の回転速度のことである。
水車では，ランナの形や特性を表すものとしてこの比速度が用いられ，水車の[ （ウ）種類 ]ごとに適切な比速度の範囲が存在する。
水車の回転速度を$n[min^{-1}]$，有効落差を$H[m]$，ランナ1個当たり又はノズル1個当たりの出力を$P[kW]$とすれば，この水車の比速度$n_s$は，次の式で表される。
$n_s=n \cdot \dfrac{P^\frac{1}{2}}{H^{\frac{5}{4}}}$
通常，ペルトン水車の比速度は，フランシス水車の比速度より[ （エ）小さい ]。
比速度の大きな水車を大きな落差で使用し，吸出し管を用いると，放水速度が大きくなって，[ （オ）キャビテーションが生じ ] やすくなる。そのため，各水車には，その比速度に適した有効落差が決められている。
