電験三種 令和元年度(2019) 電力 問15(b) 過去問解説

問15(b) 《火力発電(復水器冷却水の温度上昇)》
復水器の冷却に海水を使用し,運転している汽力発電所がある。このときの復水器冷却水流量は $30\,\mathrm{m^3/s}$,復水器冷却水が持ち去る毎時熱量は $3.1 \times 10^9\,\mathrm{kJ/h}$,海水の比熱容量は $4.0\,\mathrm{kJ/(kg\cdot K)}$,海水の密度は $1.1 \times 10^3\,\mathrm{kg/m^3}$,タービンの熱消費率は $8\,000\,\mathrm{kJ/(kW\cdot h)}$ である。 この運転状態について,次の(a)及び(b)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。 (b) 復水器冷却水の温度上昇の値[K]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
  1. (1) 3.3
  2. (2) 4.7
  3. (3) 5.3
  4. (4) 6.5
  5. (5) 7.9
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正解は(4)
使う公式
温まる水の熱量 $Q = m\,c\,\Delta T$(Q:熱量[kJ]、m:水の質量[kg]、c:比熱容量(1 kgを1 K上げる熱)[kJ/(kg・K)]、ΔT:温度上昇[K])
解説
【考え方】冷却水が1時間に受け取る熱は $3.1 \times 10^9$ kJ です。1時間に流れる海水の質量を出して、温度がどれだけ上がるかを計算します。 ■1 1時間に流れる海水の質量 解説の図 1秒に 30 m³ 流れ、1時間は 3 600 秒です。 体積に密度をかけると、質量になります。 $m = 30 \times 1.1 \times 10^3 \times 3\,600$ $= 1.188 \times 10^8\,\mathrm{kg}$ ■2 温度上昇 $Q = mc\Delta T$ を $\Delta T$ について解きます。 $\Delta T = \dfrac{Q}{mc}$ $= \dfrac{3.1 \times 10^9}{1.188 \times 10^8 \times 4.0}$ $= \dfrac{3.1 \times 10^9}{4.752 \times 10^8} \fallingdotseq 6.5\,\mathrm{K}$ 答えは(4)ピヨ。
出典:令和元年度(2019) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)電力 問15(b)