次の文章は,水力発電の理論式に関する記述である。
図に示すように,放水地点の水面を基準面とすれば,基準面から貯水池の静水面までの高さHg[m]を一般に(ア)という。
また,水路や水圧管の壁と水との摩擦によるエネルギー損失に相当する高さh1[m]を(イ)という。
さらに,Hgとh1の差H=Hg-h1を一般に(ウ)という。
今,Q[m3/s]の水が水車に流れ込み,水車の効率をηwとすれば,水車出力Pwは(エ)になる。
さらに,発電機の効率をηgとすれば,発電機出力Pは(オ)になる。
ただし,重力加速度は9.8 m/s^2とする。
(図参照:サージタンク・水路・水圧管・発電機・水車からなる水力発電の模式図。放水地点水面を基準に静水面までの高さHg,損失水頭h1,有効落差Hを示す)
上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ),(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
正答3
解説
正解は(3)。
放水地点水面を基準とした貯水池静水面までの高さHgは総落差,水路・水圧管の摩擦損失に相当する高さh1は損失水頭,Hgとh1の差H=Hg-h1が有効落差である。
水車出力はPw=9.8QHη_w×10^3[W],発電機出力はP=9.8QHη_wη_g×10^3[W]となる(Q[m3/s],H[m],9.8は重力加速度)。
単位はワット[W]表記が対応する。