令和7年度上期電力問2

タービンの熱落差と効率から、毎時の使用蒸気量[t/h]を求める

電力A問題配点 5点

出典：一般財団法人電気技術者試験センター令和7年度上期第三種電気主任技術者試験電力科目問題（問題文・選択肢は改変せず、公開PDFの該当ページをそのまま掲載しています）

正解

(5)

正解の出典：同センターが公表している解答

解説

「1kgの蒸気から何kJ取り出せるか」を先に出し、出力をそれで割る。手順はこれだけ。

**手順1：熱落差を出す。** タービンの入口と出口（復水器入口）のエンタルピーの差が、1kgの蒸気が持ち込んだ使えるエネルギー。 32 500 − 30 800 = 1 700 kJ/kg。

**手順2：効率を掛けて、実際に仕事になる分にする。** タービン効率92%なので 1 700 × 0.92 = 1 564 kJ/kg。

**手順3：出力を割って毎秒の蒸気量にする。** 175 MW = 175 000 kW = 175 000 kJ/s。 175 000 ÷ 1 564 = 111.9 kg/s。

**手順4：t/h に直す。** 111.9 × 3 600 = 402 813 kg/h ≒ 402.8 t/h。

もっとも近いのは403。正解は(5)。

つまずきどころは2つ。ひとつは効率の掛ける向きで、効率が悪いほど必要な蒸気は増えるのだから、割るのではなく熱落差のほうに掛ける（あるいは蒸気量を効率で割る）。もうひとつは単位で、kg/s のまま選択肢を見ると112に見えてしまう。**選択肢(2)の112は、t/h への換算を忘れた人がぴたりと引っかかる値**として置かれている。MWをkJ/sに直すところと、秒を時間に直すところの2回、単位を声に出して確認したい。

選択肢ごとの理由

(1)86 になる筋道は、熱落差に効率を2回掛けるなどの操作が要る。手順どおりなら出てこない。
(2)112 は kg/s のまま答えた場合の値（111.9 kg/s）。3 600 を掛けて kg/h にし、1 000 で割って t/h にする必要がある。
(3)248 は熱落差を取り違えた場合に近い値。差を取るのはタービン入口と復水器入口の2点。
(4)341 は効率を掛け忘れた場合に近い（175 000 ÷ 1 700 × 3.6 ≒ 370.6）ので、効率の扱いを見直す。
(5)正しい。1 700 × 0.92 = 1 564 kJ/kg、175 000 ÷ 1 564 × 3 600 ÷ 1 000 ≒ 403 t/h。

この論点は、データセンターの現場でこう出てくる

「入口と出口のエンタルピーの差に流量を掛けると能力になる」という組み立ては、データセンターの冷凍機（チラー）の能力計算とまったく同じ形をしている。冷水の往き・還りの温度差ΔTと流量から、その系統が運んでいる熱量が出る。水の場合は Q[kW] = 4.186 × 流量[kg/s] × ΔT[K] で、蒸気のエンタルピー差が水の比熱×温度差に置き換わっただけである。ラックの発熱量に対して冷水の流量が足りているかは、この式で確かめる。現場で効いてくるのは、**温度差が取れていないときに流量で埋めようとすると動力が急増する**という点。ΔTが設計の半分しか出ていなければ、同じ熱を運ぶのに流量は倍要る。ポンプの動力は流量の増加以上に効くので、電気代が跳ねる。バイパスや混合で還り温度が下がってしまう「ロー・デルタT症候群」と呼ばれる状態で、水冷データセンターの運用でよく問題になる。効率の掛け方も同じ。タービン効率が下がれば同じ出力に必要な蒸気が増えるのと同様に、冷凍機のCOPが下がれば同じ冷却に必要な電力が増える。エネルギーの量ではなく、取り出せる割合のほうを見る癖がつくと、設備の劣化が電気代として見えるようになる。

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