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蒸気機関車では、どれくらいの圧力、温度の蒸気を使い、仕事をした後、どれぐらいの圧力、温度の蒸気を排出しているのでしょうか。また低熱源の温度は何度ぐらいですか。教えてください。

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A 回答 (1件)

蒸気機関車で使われる蒸気は下記の本によると、ボイラ出力で200℃:16気圧ですが、これは飽和水蒸気のため、ほっとくとすぐに水に戻ってしまうので、過熱(スーパーヒーティング)により16気圧のまま400℃まで上げられます。

 これを断熱膨張させれば膨張比(蒸気機関車では締切り比といいます)により、排出温度,圧力が求められます。 排出蒸気は燃料の排気を吐き出させるため、2気圧は残してあったと思います。

また、排出されたところは常温ですが蒸気はずっと熱いため、低熱源温度より背圧を考慮したほうがいいと思います。 なお、復水器を使えば常温でも背圧を0.1気圧まで下げられますが、高い膨張比と複雑な構造を必要とするので、蒸気機関車に使われることは稀です。

おすすめ本: ネコパブリッシング 日本の蒸気機関車 1800円 写真がかっこいいし、構造も歴史もバッチリわかる。
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この回答へのお礼

質問に答えてくださったtocoche様、ありがとうございました。助かりました。

お礼日時:2002/02/04 20:28

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Q水蒸気は水の何倍ぐらいの体積になりますか

どのくらいの倍数になるか知りたいのです

Aベストアンサー

温度や圧力によって違います。
1気圧100℃の状態であれば、(22400x373)/(273x18)=1700倍になります。
ただし、温度が1℃変化するごとに、上記の373分の1ずつ変化します。また、圧力には反比例します。

Q機関車はどうして貨物列車を引っ張る事ができる?

以前から素朴な疑問として感じていた事があります。

貨物列車なんですが、蒸気やディーゼル、あるいは電気などを動力とする機関車が先頭となって長い列車を引っ張りますよね。

特殊な状況は別として、平地を走る貨物列車の場合は、大体1台の機関車で引っ張っていると思います。

長い場合だと数十両の列車編成になりますが、その総重量は数百トンから場合によっては千トン超になるんでしょうか ・・・ 最近のコンテナは軽いでしょうが、タンク車とか重量物運搬車の場合は相当な重量になるように思います。

この超ヘビー級の貨物列車を引っ張る機関車の重量は重くても100トン前後でしょうか ・・・

この程度の車重しかないわけですから、ちょっと考えると、「発車オーライ」 と前進しようとしても、どう頑張っても、あまりの重さで機関車の動輪がレール上で空回りするだけのように思うのですが、なぜ前進できるのでしょうか?

機関車のパワー > 貨物列車の全重量
機関車の動輪がレール上で発生する摩擦力 > 貨物列車の全摩擦力

この2点がクリアしないと1cmも動く事は無いように思えるのですが ・・

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Aベストアンサー

良くこの素朴な疑問に気が付かれましたね。
発車の時に「ガタガタガタガチャーン」と音がしているのに気が付きませんでしたか。
連結部分に少し遊びがあり、発車のときにこの遊びの部分で音が出ます。
抵抗で一番大きいのは静止物を動かす瞬間です。一度動くと動摩擦力は小さくなります。
従って、初めの車両から1車両ずつ動いていくから、長い車両を機関車は引っ張ることができます。
最近の電車にはこの「遊び」部分がないので発車時に「ガタガタガシャーン」はありません。
動力車が多いためです。
国鉄OBの父に昔この事を聞かされました。

Qオリフィス菅の流量係数の求め方

オリフィス菅の流量係数の求め方を教えて頂けないでしょうか?
流体の本では

Q=C・A√(2/ρ*ΔP)

Q:オリフィス菅を流れる流量、A:オリフィス面積、
ρ:流れる流体の密度、ΔP:オリフィス菅の上流と下流の差圧

と書かれて、流量係数:Cは0.6と近似して求めるとありますが、この流量係数を、レイノルズ数や流速から求める方法、計算式はあるのでしょうか?

また、オリフィス菅の管摩擦係数の求め方も教えて頂けないでしょうか

Aベストアンサー

前半だけ。
ないです。経験値ですから。

Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
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つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
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Q蒸気機関の原理について教えて頂きたいことがあります。

蒸気機関の原理について教えて頂きたいことがあります。

http://www.comb.kokushikan.ac.jp/klab/OW/therm/steam-engine1.html
に動画つきで原理が説明されているのですが、ヒーターで温められた空気はどうして逆流しないのでしょうか。
ポンプがあるからでしょうか? だとしたらポンプがシリンダーを動かすエネルギーのすべてを担っていることになってしまうように思います。
どなたか教えて頂けたらと思います。

Aベストアンサー

No.1です。質問から随分時間が経ったのでもうお分かりかもしれませんが、一応書いておきます。

ボイラーで発生した水蒸気がなぜ一方向(シリンダ方向)にだけ向かうのかは、簡単な話で、ボイラーが液体の水で満たされており、給水側の配管が水で塞がれているから、です。
加えて、水からは盛んに水蒸気が発生しているので、逆流のしようがありません。
ガソリンエンジンのように、ボイラー内に間欠的に水を注入しているわけではないし、注入された水が全て瞬間的に気化しているわけでもありません。

では、なぜボイラー内の水が給水側に押し戻されないかは、次のように説明できます。
ボイラー内の水蒸気圧力は、昔のSLで15気圧程度、質問者の示された図で20気圧程度と書かれています。
1気圧は大体1kg/cm2なので、ボイラーの給水側の配管の断面積を30cm2(半径3.09cm)とすると、パスカルの定理により、配管内の水を押し戻す力は600kgfとなります。(ボイラー内の水の重量は無視)
従って、ポンプでそれ以上の力で水を押してやれば、水が押し戻されることもありません。

これがどのくらいの力かというと、水1Lの重さは1kgなので、例えば1m四方のタンクがあったとして、深さ60cmの水の重量に相当します。

No.1です。質問から随分時間が経ったのでもうお分かりかもしれませんが、一応書いておきます。

ボイラーで発生した水蒸気がなぜ一方向(シリンダ方向)にだけ向かうのかは、簡単な話で、ボイラーが液体の水で満たされており、給水側の配管が水で塞がれているから、です。
加えて、水からは盛んに水蒸気が発生しているので、逆流のしようがありません。
ガソリンエンジンのように、ボイラー内に間欠的に水を注入しているわけではないし、注入された水が全て瞬間的に気化しているわけでもありません。

では、なぜ...続きを読む