ボイラーの構造（A1～A10）

熱及び蒸気に関し、次のうち誤っているものはどれか。

１：飽和水の蒸発熱は、圧力が高くなるほど小さくなり、臨界圧力に達すると0になる。

２：平板壁の熱伝導によって伝わる熱量は、壁の両側面の温度差及び伝熱面積に比例し、厚さに反比例する。

３：蒸気タービンなどの蒸気原動機に、過熱度の高い過熱蒸気を使用すると、熱効率が向上するとともに、タービン翼の腐食などの故障を軽減することができる。

４：物体の圧力をP（Pa）、比体積をv（m³/kg）、内部エネルギーをu（J/kg）とすると、物体の比エンタルピh（J/kg）は、h＝u＋Pvで表される。

５：熱と仕事はともにエネルギーの形態で、熱量1MJは、電気的仕事量3.6kWhに相当する。

解答と解説

ボイラーに使用する金属材料に関し、次のうち誤っているものはどれか。

１：鋳鉄は、炭素量が通常2.5～4％程度の鉄・炭素合金で、溶融点が低く流動性が良いので複雑な形状のものを作ることができるが、鍛造や圧延はできない。

２：鋳鋼は、弁その他形状が複雑なため機械加工が困難で、鋳鉄では強度が不足する部品に使用される。

３：高炭素鋼は、焼入れされて硬化し割れが発生しやすいので、ボイラーには主として炭素0.1～0.3％程度の軟鋼が使用される。

４：銅合金には、銅と亜鉛の合金の黄銅及び銅とすずの合金の青銅があるが、青銅のほうが鋳造しやすく、バルブ、コックなどに使用される。

５：合金鋼は、引張強さ、クリープ強さ及び耐食性を改善するために炭素鋼に適量のリン、ニッケル、クロムなどを添加したもので、ボイラーに使用される合金鋼にはステンレス鋼などがある。

解答と解説

炉筒煙管ボイラーに関し、次のうち誤っているものはどれか。

１：燃焼ガスが閉じられた炉筒後端で反転して前方に戻る「戻り燃焼方式」を採用し、燃焼効率を高めたものがある。

２：戻り燃焼方式では、燃焼火炎が、炉筒前部から炉筒後部へ流れ、そして炉筒後部で反転して前方に戻る一連の流れを2パスと数える。

３：ウェットバック式は、後部煙室が胴の外部に設けられ、その周囲が水で囲まれている構造である。

４：エコノマイザや空気予熱器を設け、ボイラー効率が90％に及ぶものがある。

５：すべての組立てを製造工場で行い、完成状態で運搬できるパッケージ形式にしたものが多い。

解答と解説

水管ボイラーに関し、次のうち誤っているものはどれか。

１：伝熱面積当たりの保有水量が小さいので、起動から所要蒸気を発生するまでの時間が短い。

２：一般に水冷壁構造であり、水冷壁管は火炎からの強い放射熱を有効に吸収し、高い蒸発率を示す放射伝熱面となるとともに、炉壁を保護する。

３：自然循環式の中低圧のボイラーには、蒸気ドラム1個と水ドラム1個の2胴形のものや、蒸気ドラム1個と水ドラム2個の3胴形のものがある。

４：給水及びボイラー水の処理に注意を要し、特に高圧のボイラーでは厳密な水管理を行う必要がある。

５：高温高圧のボイラーでは、全吸収熱量のうち、高温ガスとの接触によって熱を受ける蒸発水管群で吸収される熱量の割合が大きい。

解答と解説

鋳鉄製ボイラーに関し、次のうち誤っているものはどれか。

１：鋼製ボイラーに比べ、強度は弱いが腐食には強い。

２：燃焼室の底面は、ほとんどがウェットボトム式の構造となっている。

３：側二重柱構造のセクションでは、ボイラー水の循環において、燃焼室側側柱が上昇管、外側側柱が下降管の役割を果たしている。

４：重力式蒸気暖房返り管では、低水位事故を防止するために、ハートフオード式連結法がよく用いられる。

５：暖房に蒸気ボイラーを使用する場合は、温水ボイラーを使用する場合に比べ、部屋ごとの温度調節が容易である。

解答と解説

ボイラー各部の構造及び強さに関し、次のうち誤っているものはどれか。

１：胴板を薄肉円筒として取り扱う場合、長手方向の断面に生じる周方向の応力は、周方向の断面に生じる長手方向の応力の2倍となる。

２：鏡板は、胴又はドラムの両端を覆っている部分をいい、煙管ボイラーのように管を取り付ける鏡板は、特に管寄せという。

３：皿形鏡板は、同材質、同径、同厚の場合、全半球形鏡板より強度が小さい。

４：炉筒の鏡板への取付けは、一般に鏡板の炉筒取付け部分を内方に折り込んで、突合せ溶接によって行う。

５：炉筒の圧壊を防止するため、波形炉筒を用いたり、平形炉筒の外周に補強リングを溶接したりする。

解答と解説

ボイラーのばね安全弁及び安全弁の排気管に関し、次のうち誤っているものはどれか。

１：安全弁の吹出し圧力は、調整ボルトを締めたり緩めたりして、ばねが弁体を弁座に押し付ける力を変えることによって調整する。

２：安全弁は、蒸気流量を制限する構造によって、場程式と全量式に分類される。

３：全量式安全弁は、のど部の面積で吹出し面積が決まる。

４：安全弁箱又は排気管の底部には、弁を取り付けたドレン抜きを設ける。

５：安全弁の取付管台の内径は、安全弁入口径と同径以上とする。

解答と解説

給水系統装置に関し、次のうち誤っているものはどれか。

１：給水ポンプ過熱防止装置は、ポンプ吐出量を絞り過ぎた場合に、過熱防止弁などにより吐出しようとする水の一部を吸込み側に戻す装置である。

２：ディフューザポンプは、羽根車の周辺に案内羽根のない遠心ポンプで、高圧のボイラーには多段ディフューザポンプが用いられる。

３：渦流ポンプは、円周流ポンプとも呼ばれているもので、小容量の蒸気ボイラーなどの給水に用いられる。

４：脱気器は、物理的脱気法により給水を脱気する装置で、加熱脱気器などがある。

５：給水弁と給水逆止め弁をボイラーに取り付ける場合は、給水弁をボイラーに近い側に、給水逆止め弁を給水ポンプに近い側に、それぞれ取り付ける。

解答と解説

温度検出器に関し、次のうち誤っているものはどれか。

１：バイメタル式温度検出器は、熱膨張率の異なる2種類の薄い金属板を張り合わせたバイメタルにより接点をオンオフするもので、振動により誤差が出ることがあるが、直動式のため応答速度が速い。

２：溶液密封式温度検出器は、感温体内の揮発性液体の温度変化による膨張・収縮を利用して、ベローズなどにより接点をオンオフするものである。

３：溶液密封式温度検出器の感温体は、直接ボイラー本体に取り付ける場合と、保護管を用いて取り付ける場合がある。

４：測温抵抗体は、金属の電気抵抗が温度変化によって一定の割合で変化する性質を利用して温度を測定するもので、使用する金属には、温度に対する抵抗変化が一定であること、温度係数が大きいことなどの要件が必要である。

５：熱電対は、2種類の材質の異なる金属線の両端を接合し、閉回路を作ったもので、両端で温度差が生じると回路中にその金属固有の熱起電力が発生する原理を利用して、温度を測定するものである。

解答と解説

ボイラーの自動制御に関する次の文中の[　　]内に入れるAからCの語句の組合せとして、正しいものは１～５のうちどれか。

「ボイラーの水位制御においては、[　A　]が増加して水面が下がる前に、[　A　]の増加を検出して給水量を増加させる操作を行う。このように、[　B　]と制御量の偏差によらず外乱などの情報に基づいて操作量を決定する制御を[　C　]制御という。」

１：A=蒸気流量　B=目標値　C=フィードフォワード

２：A=燃焼空気量　B=目標値　C=フィードバック

３：A=蒸気流量　B=操作量　C=シーケンス

４：A=燃焼空気量　B=燃料量　C=フィードフォワード

５：A=燃料量　B=操作量　C=シーケンス

解答と解説