火力発電ですがボイラーで水蒸気を発生させてタービンを回して発電しています。 その時ですが水蒸気の圧力

火力発電ですがボイラーで水蒸気を発生させてタービンを回して発電しています。
その時ですが水蒸気の圧力がボイラーの中の水の水面を押し下げて、水が復水器へ流れてしまわないのが不思議なのです。
中部電力のサイトの火力発電の図を引用させて頂きました。

質問者からの補足コメント

• ボイラーからタービンへ蒸気が出て行く管の断面積がとボイラー下部へ水を送り込む管の断面積の比が１０対1だと、それぞれの管から蒸気と水を押し出す力も１０対1になるのでしょうか？学校で教えられたパスカルの原理が成立つのでしょうか？
  そうすると、蒸気がタービンを回したエネルギーの１０分の1を少し上回るエネルギーを使って給水ポンプを動かして、ボイラー下部に水を送り込むのですか？
  水が水蒸気になると1700倍の体積になるらしいので実際はその比率はもっと大きいのでしょうか？

    補足日時：2023/03/21 01:33

• No4までの回答を読ませていただきました。
  
  どちらかというと、復水器の水面をボイラーの水面より高くしておけば
  １　ボイラーの蒸気圧力で水が復水器へ逆流するのを防げる。
  2　復水器の水面を高くする（復水器の水深を深くする）ことで、タービンの後ろ側が真空になっても復水器の水を吸い上げる事を防げる。
  3　当たり前だけどタービンより下に復水器を設置する。
  
  でもこの「復水器の水面をボイラーの水面より高くしておく」という事は
  「復水器の水を送水ポンプでボイラーに加圧して送る」事と同じ。
  
  結論として、「タービンと復水器のセット」を高い位置に、ボイラーを低い位置に配置することで、復水器からボイラーへの送水ポンプを廃止する事も可能。
  
  で良いでしょうか？

    補足日時：2023/03/22 20:31

No.5 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2023/03/22 20:42

No.3&4 です。

「補足」に書かれたことについて。

＞結論として、「タービンと復水器のセット」を高い位置に、ボイラーを低い位置に配置することで、復水器からボイラーへの送水ポンプを廃止する事も可能。

はい、定性的にはそれでよいです。

ただし、きちんと「定量的」に考えれば
・最新鋭火力発電所のボイラーの圧力は 250気圧
・タービン復水器の中は高真空
ということで、その差は 250気圧以上。

↓
https://www.energia.co.jp/kids/kids-ene/learn/ho …

1 気圧とは、約 10 m 水柱に相当しますから、250 気圧ということは、
　2500 m
の高低差に相当します。

現実的にできると思いますか？

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！

実際は送水ポンプを設置して逆流を防止しているのですね！

エアコンなんかも冷媒が逆流するんじゃないか？？？と心配しておりましたが、液体の冷媒を送るポンプが似たような役割を果たしているのでしょうか？

お礼日時：2023/03/22 21:06

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2023/03/21 13:03

No.3 です。

全体の構成を簡単に書けば
・タービン復水器で蒸気を水に凝縮する（そのための冷却水として大量の海水を使う。海水のない内陸部では空冷の「クーリングタワー」を使う）
・それによってボイラーと復水器間に圧力差を作る
・その圧力差を利用して、蒸気がタービンを回す仕事をする
・復水器で凝縮して戻った水は、給水ポンプで昇圧してボイラーに戻す
ということです。

（参考）クーリングタワーってこんなやつ
https://jp.freepik.com/premium-photo/nuclear-pow …

もちろん、給水ラインには「一方通行」の「逆止弁」がありますから、仮に給水ポンプが止まっても「ボイラー → 復水器」に水が逆流することはありません。

給水ポンプが仕事をするためのエネルギーは、No.3 に書いたように「蒸気の体積の 1/170 の水を流すだけ」なので、たいしたことはありません。

この回答へのお礼

仮にボイラーの蒸気の出口の管を塞ぐ（A）と、水が復水器に逆流するのは間違いない、というのは思考実験で理解出来ます。

蒸気はタービン側と復水器側の両方に作用反作用の法則で同じ力を加えるのですが、給水ポンプはその力に負けない力で水をボイラーに送り込んでいるのですね。
頂いた回答を読んでタービンの両側で可能な限り大きな圧力差を作るのが発電のポイントなんですね。
ボイラー側ばかり考えていましたが、復水器で蒸気を水に戻して真空に近い状態を作る事＝「ボイラーの蒸気の出口の管を塞ぐ」（A）の全く反対の状態にする事でボイラー内の水が復水器に逆流する事を防いでいる、と理解しました。

復水器の役割りを私が理解していなかったのが、疑問の元だったのかもしれません。

お礼日時：2023/03/21 20:02

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2023/03/21 11:33

復水器の水は、「給水ポンプ」を使って「昇圧して」ボイラーに送り込んでいますよ。

＞ボイラーからタービンへ蒸気が出て行く管の断面積がとボイラー下部へ水を送り込む管の断面積の比が１０対1だと、それぞれの管から蒸気と水を押し出す力も１０対1になるのでしょうか？

なんか考え違いをしていますね。
ボイラーでは、水面が一定になるようにコントロールしています。
従って、「水が水蒸気になると1700倍の体積になる」ということは、「蒸気として出ていった体積の 1/1700 の水をボイラーに給水してやればよい」ということです。復水器で、体積が 1/1700 に戻っているということですから。

もし「管の断面積の比が１０対1」だとしたら、流出する蒸気量の 1/170 の体積の水を給水ポンプで戻してやればよいのです。
ボイラーの中では、「蒸気の圧力」と「水の圧力」は等しいですから、「等しい圧力のところに、体積で 1/170 の水を戻してやればよい」ということです。

No.2 回答者： titeiking2014 回答日時： 2023/03/21 01:11

とってもいい質問だね

火力発電でガッポリ儲けてて上場来高値を更新し続けている電源開発株式会社（証券番号：9513）のWebページを見てみよう。
一番下に吸水ポンプがあるだろ、そこがミソなんだよ。

ちなみに電源開発はオーストラリア炭鉱権益保有会社における石炭販売価格の上昇による利益でガッポリ儲けてまっせ。株価急上昇でっせ。

No.1 回答者： q0_0p 回答日時： 2023/03/21 00:32

弁。