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ボイラーの構造(問1~問10)

R3後期-問1

伝熱に関するAからDまでの記述で、正しいもののみを全て挙げた組合せは、次のうちどれか。

A 固体壁の表面とそれに接する流体との間の熱移動を熱伝導といい、液体の沸騰又は蒸気の凝縮のように相変化を伴う場合の熱伝導率は極めて大きい。

B 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厚さに比例し、伝熱面積に反比例する。

C 放射伝熱によって伝わる熱量は、高温物体の絶対温度と低温物体の絶対温度との差の四乗に比例する。

D 固体壁を通した高温流体から低温流体への熱移動を熱通過又は熱貫流といい、一般に熱伝達及び熱伝導が総合されたものである。

1:A、B

2:A、B、C

3:A、C、D

4:C、D

5:D

解答と解説

R3後期-問2

次の状況で運転しているボイラーのボイラー効率の値に最も近いものは、1~5のうちどれか。

蒸発量-----5t/h
発生蒸気の比エンタルピ-----2780kJ/kg
給水温度-----24℃
燃料の低発熱量-----40MJ/kg
燃料消費量-----372kg/h

1:86%

2:88%

3:90%

4:92%

5:94%

解答と解説

R3後期-問3

炉筒煙管ボイラーに関し、次のうち正しいものはどれか。

1:戻り燃焼方式では、燃焼ガスが炉筒後部から煙管を通って後部煙室に入り、別の煙管を通って前方に戻る。

2:燃焼ガスが、炉筒前部から炉筒後部へ流れるその一つの流れを一般に1パスと数える。

3:ウェットバック式は、後部煙室が胴の後部鏡板の外に設けられた構造である。

4:使用圧力は、主として10MPa程度で、工場用又は暖房用として広く用いられている。

5:エコノマイザや空気予熱器を設けることは構造上可能であるが、ボイラー効率は80%までである。

解答と解説

R3後期-問4

水管ボイラーに関し、次のうち適切でないものはどれか。

1:燃焼室を自由な大きさに作ることができるので燃焼状態が良く、種々の燃料及び燃焼方式に対して適応性がある。

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になるとともに、炉壁を保護する。

3:蒸気ドラム1個と水ドラム2個の三胴形の形式のボイラーは、一般に大容量のボイラーに用いられる。

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、全吸収熱量のうち本体伝熱面の吸収熱量の割合が小さく、一般に伝熱面積の大きい過熱器が設けられる。

解答と解説

R3後期-問5

鋳鉄製ボイラーに関し、次のうち適切でないものはどれか。

1:鋼製ボイラーに比べ、強度は弱いが腐食には強い。

2:蒸気ボイラーでは、復水を循環使用するのを原則とし、重力循環式の場合、返り管はボイラー本体後部セクションの安全低水面の少し下の位置に取り付ける。

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、燃焼室側の側柱が上昇管、外側の側柱が下降管の役割を果たしている。

4:燃焼室の底面は、ほとんどがウェットボトム式の構造になっている。

5:暖房に温水ボイラーを使用する場合は、蒸気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

R3後期-問6

ステーに関し、次のうち誤っているものはどれか。

1:ステーボルトは、煙管ボイラーの内火室板と外火室板などのように接近している平板の補強に使用される。

2:ステーボルトには、ステーが切れた場合に蒸気を噴出させ、異常を知らせるための「知らせ穴」を設ける。

3:炉筒煙管ボイラーの炉筒と鏡板の間のブリージングスペースには、ステーを設けて炉筒に生じる熱応力を緩和する。

4:管ステーは、煙管よりも肉厚の鋼管を管板に、溶接又はねじ込みによって取り付ける。

5:管ステーをねじ込みによって火炎に触れる部分に取り付ける場合には、焼損を防ぐため端部を縁曲げする。

解答と解説

R3後期-問7

空気予熱器に関し、次のうち誤っているものはどれか。

1:空気予熱器を設置することにより過剰空気量が少なくてすみ、高温腐食を抑制することができる。

2:鋼板形の熱交換式空気予熱器は、鋼板を一定間隔に並べて端部を溶接し、1枚おきに空気及び燃焼ガスの通路を形成したものである。

3:再生式空気予熱器は、金属板の伝熱体を円筒内に収め、これを回転させ燃焼ガスと空気を金属板に交互に接触させて伝熱を行うものである。

4:ヒートパイプ式空気予熱器は、金属製の管の中にアンモニア、水などの熱媒体を減圧して封入し、高温側で熱媒体を蒸発させ、低温側で熱媒体蒸気を凝縮させて、熱を移動させるものである。

5:空気予熱器を設置すると、通風抵抗は増加するが、サーマルNOxの発生を抑制することができる。

解答と解説

R3後期-問8

ボイラーに使用する計測器に関し、次のうち誤っているものはどれか。

1:ブルドン管圧力計は、断面が真円形の管をU字状に曲げ、その一端を固定し他端を閉じ、その先に歯付扇形片を取り付けて小歯車とかみ合わせたものである。

2:差圧式流量計は、流体が流れている管の中にベンチュリ管又はオリフィスなどの絞り機構を挿入すると、流量がその入口と出口の差圧の平方根に比例することを利用している。

3:容積式流量計は、ケーシング内で、だ円形歯車を2個組み合わせ、これを流体の流れによって回転させると、歯車とケーシング壁との間の空間部分の量だけ流体が流れ、流量が歯車の回転数に比例することを利用している。

4:平形反射式水面計は、ガラスの前面から見ると、水部は光線が通って黒色に見え、蒸気部は光線が反射されて白色に光って見える。

5:二色水面計は、光線の屈折率の差を利用したもので、蒸気部は赤色に、水部は緑色に見える。

解答と解説

R3後期-問9

圧力制御用機器に関し、次のうち誤っているものはどれか。

1:電子式圧力センサは、シリコンダイアフラムで受けた圧力を封入された液体を介して金属ダイアフラムに伝え、その金属ダイアフラムの抵抗の変化を利用し、圧力を検出する。

2:オンオフ式蒸気圧力調節器は、ベローズに直接蒸気が浸入しないように水を満たしたサイホン管を用いて取り付ける。

3:オンオフ式蒸気圧力調節器は、蒸気圧力の変化によってベローズとばねが伸縮し、レバーが動いてマイクロスイッチなどを開閉する。

4:比例式蒸気圧力調節器は、一般にコントロールモータとの組合せにより、設定した比例帯の範囲で蒸気圧力を調節する。

5:圧力制限器は、ボイラーの蒸気圧力、燃焼用空気圧力、燃料油圧力などが異常になったとき、直ちに燃料の供給を遮断する。

解答と解説

R3後期-問10

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り、また、応答速度も遅い。

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:保護管を用いて溶液密封式温度検出器の感温体をボイラー本体に取り付ける場合は、保護管内にシリコングリスなどを挿入して感度を良くする。

4:測温抵抗体は、金属の電気抵抗が、温度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、両端を同一温度にす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

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