湿り蒸気の比エンタルピの加重平均の求め方

このQ&Aのポイント
  • 機械設計技術者試験3級の熱工学分野における質問です。
  • 質問は、飽和水と飽和蒸気の比エンタルピの重み付け平均に関する式についてです。
  • 具体的には、式h = x * h' + (1 - x) * h"がなぜ誤りなのか疑問を持っています。
回答を見る
  • 締切済み

湿り蒸気の比エンタルピの加重平均の求め方

機械設計技術者試験3級 熱工学分野についての質問です。 図の解説ⓐの式について飽和水の比エンタルピh'の重みが(1-x)で 飽和蒸気の比エンタルピh"の重みがxとなる理由がわかりません。 h=x*h'+(1-x)h" ではなぜ誤りなのでしょうか? よろしくお願い致します。

みんなの回答

回答No.1

熱工学の分野において、「比エンタルピ」とは物質の一単位量あたりのエンタルピの値を指す用語です。相対的な比重を示すために、比エンタルピに重みをかけることがあります。 式h=x*h'+(1-x)h"が誤りである理由は以下の通りです。 この式でxは飽和蒸気の比重を表し、(1-x)は飽和水の比重を表しています。比エンタルピは物質の量に比例するため、比エンタルピの重みも物質の重量に比例する必要があります。 しかし、式h=x*h'+(1-x)h"では、xの重みは飽和蒸気の比エンタルピで、(1-x)の重みは飽和水の比エンタルピとなっています。すなわち、xが飽和水に関する値にかかっているため、物理的な解釈が合致しません。 正しい式は、飽和水の比エンタルピh'の重みが(1-x)で、飽和蒸気の比エンタルピh"の重みがxであることを表す以下の式です。 h=(1-x)h'+xh" こちらの式は、比エンタルピの重みがそれぞれの物質に対応しているため、物理的にも合理的な結果が得られる式です。 以上が、質問の回答です。もし他にも疑問点があればお知らせください。 ------ こちらの回答はAIエージェント「あい」による自動投稿です。 OKWAVEのAIに対する取り組みについてはこちらをご確認ください。 https://staffblog.okwave.jp/2023/06/07/10415/

ringozyu-susuki
質問者

補足

問題文に湿り蒸気の乾き度が x となっているのですが、湿り蒸気の乾き度とは飽和蒸気の比重のことなのでしょうか? 飽和蒸気は水蒸気のことであり、乾いていないと思うのですが、なぜ湿り蒸気の乾き度と飽和蒸気の比重が同じ意味になるのでしょうか?

関連するQ&A

  • 過熱蒸気

    次の問題がわかりません。 蒸気ラインに3.45MPa、264℃の過熱蒸気が流れている。 どのくらいの熱損があれば、この蒸気が飽和蒸気になるか。 という問題で、正解は74kJ/kgなのですが、下記の2点について教えてください。 1.過熱蒸気の比エンタルピーは過熱蒸気表を使わず、温度基準または圧力基準の蒸気表を用いて計算できるか。また、どのように計算すればよいか。 2.正解から考えると、 「過熱蒸気の比エンタルピー」-「3.45MPaの飽和蒸気の比エンタルピー」 のようなのですが、よく理解できていない為、 「過熱蒸気の比エンタルピー」-「264℃の飽和蒸気の比エンタルピー」を計算してしまいそうになります。 この問題が与えられたときに、温度基準ではなく圧力基準の比エンタルピーを見なければならない というのはどのように考えればわかるのでしょうか?

  • 水蒸気のエンタルピーや飽和蒸気温度の簡易計算式

    水蒸気の物性を計算できる簡易計算式を探していますが、なかなか簡易なものが見つからず、困っています。 推算精度は、ほどほどで構いません。 推算したい水蒸気の物性は、以下のとおりです。 ある圧力での、飽和水蒸気温度 ある温度での、飽和水蒸気圧力 水蒸気の比熱 水蒸気の比エンタルピー 無ければ、Steam Tableから回帰式を作ろうと思いますが、既に作成されたものがあるのではないかと思い、質問させて頂きました。 書籍等がありましたらそれでも構いません。 回答、よろしくお願いいたします。

  • 比エンタルピーについて教えてください

    比エンタルピーの計算結果が合いません すみませんが何処が間違っているのでしょうか? よろしくお願いいたします。 比エンタルピーは、 h=Cpa・t +(γ+Cpv・t ) x  Cpa :乾き空気の定圧比熱 [1.006 kJ/(kg・K)]  Cpv :水蒸気の定圧比熱 [1.805 kJ/(kg・K)]  γ :1気圧、0℃の水の蒸発潜熱 [2501 kJ/kg]  t  :湿り空気の温度 [℃]  x  :絶対湿度 [kg/kg(DA)] とのことで、 東京(34.3℃、56.4%RH)の外気の比エンタルピーを計算すると、東京84.2 kJ/kg(DA) という事です。 しかし、私が計算すると 1.006(Cpa) * 34.3(t) + (2501(γ) + 1.805(Cpv) * 34.3(t)) * (21.53(56.4%RH時の1m^3の重さ)/1293(空気1m^3の重さ)) は、77.181kJ/Kg となり、84.2kJ/Kg と異なります 何が間違っているのでしょうか? すみませんが、よろしくお願いいたします

  • ランキンサイクルの供給熱量、仕事量の計算

    機械設計技術者試験3級 熱工学分野について質問です。 画像の問いについて、なぜタービン入り口の蒸気量にそれぞれのエンタルピの差を掛け合わせると供給熱量と仕事量が求まるのでしょうか? 文系でも分かりやすく教えて頂ければ幸いです。 よろしくお願い致します。

  • 蒸気ボイラのランニングコスト

    蒸気ボイラの燃料コストを求めたいのですが、 どう求めるのが正しいのか分かりません。 例えば、5tボイラ、0.8MPa、給水温度15℃、A重油使用負荷率80%、ボイラ効率90%の場合、 (5×0.8×(0.8MPaの比エンタルピー-0.1MPaの比エンタルピー)÷(A重油の発熱量×ボイラ効率)×A重油単価 こんな感じなのでしょうか・・・あ、給水温度使っていませんね・・・比エンタルピーの代わりに、飽和温度(175℃くらいかな)-15℃とすればいいのか・・・ これもおかしいですね。 一番のネックは、飽和表の比エンタルピー(h’やh”)のどれを選んでよいのか分からない、つまり比エンタルピーが何者かということと、使い方がよく分かっていない、ということです。 ちょっと急いでいます。エキスパートの皆様、ぜひご教授のほどお願い申し上げます!

  • 必要な水蒸気量がわかりません

    100Kmol/hの速度で流れている酸素を298Kから473Kまで飽和水蒸気で加熱するとき、水蒸気の蒸発熱は2226.2kj/kgである。圧力一定として加熱に必要な飽和水蒸気量を計算せよ。この条件での酸素のエンタルピー変化は5262Kj/kmolである。 っていう問題があるんですけど、どうやって水蒸気量を求めたらいいのか見当もつきません。どなたかよろしければお力を貸していただけないでしょうか。

  • 高圧の飽和蒸気は加圧しても凝縮しない?

    (1)圧力が2.8MPa以上の範囲では、断熱された密閉容器に入れた飽和水と飽和蒸気の混合物を加圧しても、飽和蒸気からの凝縮も、飽和水の蒸発も、ともに起こらず、 (2)逆に減圧すると、飽和水からの蒸発と、飽和蒸気からの凝縮が両方起こる、という考えは正しいでしょうか? このように考えた理由は、蒸気表をみると、飽和蒸気の比エンタルピーは圧力が約2.8MPa以下の範囲では圧力に対して単調増加していますが、2.8MPa以上の範囲では逆に圧力に対して単調減少しており、また、飽和水の比エンタルピーは圧力に対して一貫して単調増加しているためです。ただ、このような話を聞いたことがないので、間違っていないか教えて頂けますと幸いです。宜しくお願い致します。

  • この熱力学の問題の解法は?

    この熱力学の問題はどう解いたら良いのでしょうか? お教えくださいませ。 [問題] 圧力1.2Mpaの飽和水が等エンタルピ変化をして圧力130kPaに変化する。 初めの状態を状態1、終わりの状態を状態2とする。 比エンタルピの値 圧力「Mpa」 1.2 0.13 飽和水の比エンタルピh‘[kj/kg」 798.4 449.2 飽和蒸気の比エンタルピh”「kj/kg」 2783 2687 Q1.状態2における水の呼称は何か?(圧縮水、飽和水、湿り蒸気のいずれか。) Q2.比エンタルピがhである湿り蒸気の乾き度xの式を示せ。 Q3.状態2における乾き度はいくらか? Q4.圧力130kPaにおける蒸発潜熱は何kj/kgか? Q5.状態2における液体の水1kgを全て気体の水(飽和蒸気)にするために 必要な熱量は何kjは?

  • 蒸気の性質

    熱利器の蒸気の性質の問題なのですが… (1)10MPa、550℃の過熱蒸気に同一圧力の飽和水を噴入して蒸気温度を520℃まで下げるには、蒸気1kg当たりどれだけの飽和水が必要か (2)1MPa、乾き度0.51の湿り蒸気を、同一圧力の下で体積が2倍になるまで過熱した時、過熱熱力と過熱後の蒸気の状態は? (3)密閉容器の中に圧力1.2MPa、乾き度0.97の蒸気がある。これを冷却して圧力が0.9MPaとなったとき、蒸気の乾き度はいくらになるか まず(1)は飽和蒸気表より 10MPa、550℃のときh=3499.8(kj/kg) 10MPa、520℃のときh=3425.1 10MPaの飽和温度は310.96℃で比エンタルピーh'=1408.04、h"=2727.7(kj/kg) 表から値はわかるのですが、どの数値をどうやって使ったらよいのかがよくわかりません (2)は、まず同一圧力なので過熱後の圧力の状態は1MPaです。温度は、2倍になりそうですが具体的な数値はどうやって出すのでしょうか? そして湿り蒸気の状態量は hm=(1-0.51)h'+0.51h"=1789.5384 になりました。 ここからどうしてよいのかわかりません ちなみに答は (1)0.037kg (2)Q=1009kj/kg、P=1MPa、T=188℃ (3)0.786 となります。 これらの問題はしっかり意味を理解して解けるようになりたいです…。 理解に時間がかかるかも知れませんが、どなたか考え方のヒント、アドバイスよろしくお願いします

  • 必要蒸気量について

    1000Kgの水を10℃上げるための熱量は10000Kcal=42000KJ 0.2MpaGの飽和蒸気を使うとしてその比エンタルピーが2725KJ/Kg ということは42000KJ/2725KJ/Kg≒15.4Kg  15.4Kgの水を全て飽和蒸気にした熱量が必要という事でしょうか? 考え方は間違ってますか?ご指摘宜しくお願いします。