エネルギー管理士「熱と流体の流れの基礎・燃料と燃焼」の一問一答

エネルギー管理士の熱と流体の流れの基礎・燃料と燃焼に関する一問一答（全75問）の正解と解説の一覧です。上の一問一答で実際に解いてから、ここで復習・確認できます。

1. 問1．熱力学第一法則は、系に加えられた熱量と系がされた仕事の和が、系の内部エネルギーの増加に等しいというエネルギー保存則を表す。

   正解：○（正しい）

   解説：熱力学第一法則はdU=δQ+δW（系がされた仕事を正とする符号則）で表され、エネルギー保存則の熱力学的表現である。エネルギー管理士試験で頻出の基本法則。

2. 問2．熱力学第二法則によれば、孤立系のエントロピーは時間とともに減少していく。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。正しくは孤立系のエントロピーは時間とともに増大するか一定であり、自発的に減少することはない。これがエントロピー増大の法則である。

3. 問3．カルノーサイクルの熱効率は、作動流体の種類に強く依存し、高温・低温熱源の温度差によらない。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。正しくはカルノー熱効率はη=1-T_L/T_Hで高温・低温熱源の絶対温度のみに依存し、作動流体の種類によらない。これは熱機関の効率上限を与える。

4. 問4．高温熱源600K、低温熱源300Kで作動するカルノーサイクルの熱効率は約75%である。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。正しくはη=1-300/600=0.5で熱効率は50%である。75%とするには低温熱源を150Kにする必要があり、計算が誤っている。

5. 問5．理想気体の状態方程式はPV=nRTで表され、Rは一般気体定数で約8.314J/(mol·K)である。

   正解：○（正しい）

   解説：理想気体の状態方程式PV=nRTにおいて、一般気体定数Rは8.314J/(mol·K)である。実在気体は低圧・高温でこの式に近い挙動を示す。

6. 問6．理想気体において、定圧比熱c_pと定積比熱c_vの間にはc_p-c_v=R/2の関係（マイヤーの関係式）が成立する。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。正しくはマイヤーの関係式c_p-c_v=Rで、定圧と定積の比熱差は気体定数R（単位質量あたりはR/M）に等しい。1/2倍とするのは誤り。

7. 問7．比熱比κ=c_p/c_vは、空気では約1.0、水蒸気では約1.4である。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。正しくは空気の比熱比は約1.4、水蒸気は約1.3である。空気のκ=1.4は断熱圧縮・膨張計算で頻用される値であり、入れ替えは典型的な誤答パターン。

8. 問8．断熱過程では系と外部との間に熱の出入りがなく、PV^κ=一定の関係（ポアソンの式）が成り立つ。

   正解：○（正しい）

   解説：可逆断熱過程では熱の授受がないため、PV^κ=一定、TV^(κ-1)=一定、T^κ P^(1-κ)=一定の関係が成立する。これをポアソンの関係式という。

9. 問9．飽和蒸気は飽和水と熱平衡にある蒸気で、温度と圧力が独立に変化できる。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。正しくは飽和蒸気は飽和水と熱平衡にあり、温度と圧力は一対一に対応する従属関係にあり、独立には変化できない。これが飽和状態の特徴である。

10. 問10．湿り蒸気の乾き度xは、湿り蒸気1kg中に含まれる乾き飽和蒸気の質量割合で、0≦x≦1の値をとる。

    正解：○（正しい）

    解説：乾き度xは湿り蒸気中の乾き飽和蒸気の質量分率で、x=0が飽和水、x=1が乾き飽和蒸気を表す。湿り蒸気の比エンタルピーはh=h'+x(h''-h')で求める。

11. 問11．過熱蒸気は飽和温度よりも低い温度の蒸気であり、同じ圧力の飽和蒸気より比エンタルピーは小さい。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは過熱蒸気は飽和温度を超えて加熱された蒸気で、過熱度の分だけ顕熱が加わり、同圧の乾き飽和蒸気より比エンタルピーが大きくなる。

12. 問12．ランキンサイクルでは、ボイラ・タービン・復水器・給水ポンプの順に作動流体が循環し、復水器で凝縮させる。

    正解：○（正しい）

    解説：ランキンサイクルは蒸気動力サイクルの基本で、ボイラで加熱→タービンで膨張仕事→復水器で凝縮→ポンプで昇圧の順に循環する。火力発電の基本サイクル。

13. 問13．ブレイトンサイクルはガスタービンの理想サイクルで、等温圧縮・等容加熱・等温膨張・等容放熱の4過程で構成される。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくはブレイトンサイクルは断熱圧縮→等圧加熱→断熱膨張→等圧放熱の4過程からなる。等温・等容過程の組合せはスターリングサイクル等の別サイクル。

14. 問14．コンバインドサイクル発電は、ガスタービンの排熱で蒸気を発生させ蒸気タービンを駆動するもので、汽力発電単独より熱効率が高い。

    正解：○（正しい）

    解説：コンバインドサイクルはガスタービン（高温側）と蒸気タービン（低温側）を組み合わせ、排熱回収ボイラで蒸気を作る。発電端効率60%超を実現できる高効率方式。

15. 問15．冷凍サイクルの成績係数COPは、圧縮機が消費する仕事に対する低温側から汲み上げた熱量の比で、常に1以下である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは冷凍サイクルのCOPは1より大きい値（通常2〜6）となる。汲み上げた熱量は圧縮仕事より大きいため、COP=Q_L/Wは1を超え得る。

16. 問16．ヒートポンプサイクルの成績係数COP_Hと冷凍サイクルのCOP_CにはCOP_H=COP_C-1の関係があり、ヒートポンプの方が冷凍機より値が小さい。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくはCOP_H=COP_C+1で、ヒートポンプ側の方が大きい。Q_H=Q_L+WよりCOP_H=Q_H/W=(Q_L+W)/W=COP_C+1が成立する。

17. 問17．熱伝導率λの単位はW/(m·K)で、銅は鉄より、鉄は空気より熱伝導率が大きい。

    正解：○（正しい）

    解説：熱伝導率は銅約400、鉄約80、空気約0.026W/(m·K)であり、金属＞非金属＞気体の順に大きい。フーリエの法則q=-λ(dT/dx)の比例定数となる。

18. 問18．対流熱伝達率は流体の物性・流速・温度差・壁面形状によって変化し、強制対流より自然対流のほうが一般に大きい。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは強制対流のほうが自然対流より熱伝達率が大きい。強制対流は流速が大きく境界層が薄くなり伝熱が促進されるため、自然対流より優れる。

19. 問19．ヌッセルト数Nuは対流熱伝達率hと熱伝導率λを用いてNu=hL/λで定義され、無次元数である。

    正解：○（正しい）

    解説：ヌッセルト数Nu=hL/λは対流伝熱と熱伝導の比を表す無次元数で、Re・Prの関数として相関式が与えられる。Nu大ほど対流伝熱が支配的。

20. 問20．レイノルズ数Reは慣性力と粘性力の比を表す無次元数で、円管内流れではRe＞2,300で乱流に遷移するとされる。

    正解：○（正しい）

    解説：Re=ρvL/μは慣性力/粘性力の無次元比で、円管内ではRe＜2,300で層流、Re＞4,000で完全乱流、その間が遷移域とされる。流れの判別に必須の指標。

21. 問21．プラントル数Prは流体の動粘性係数と熱拡散率の比で、空気では約7、水では約0.7と、空気の方が値が大きい。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは空気のPr≒0.7、水のPr≒7で、水の方が値が大きい。Pr=ν/α=c_pμ/λで定義される運動量拡散と熱拡散の比の無次元数。

22. 問22．ステファン・ボルツマンの法則によれば、黒体の放射エネルギーは絶対温度の2乗に比例する。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくはステファン・ボルツマンの法則は放射エネルギーが絶対温度の4乗に比例する（E=σT^4）。温度が2倍になると放射は16倍になる強い依存性を持つ。

23. 問23．実在物体の放射率εは0≦ε≦1で、ε=1の物体を白体（完全反射体）と呼び、ε=0の物体を黒体と呼ぶ。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくはε=1が黒体（完全吸収・最大放射）、ε=0が完全反射体（白体）である。両者の定義を入れ替えるのは典型的な誤答パターン。

24. 問24．熱通過率Uは多層壁の総括的伝熱性能を表す値で、両側の対流熱伝達抵抗と壁の伝導抵抗の総和の逆数として計算される。

    正解：○（正しい）

    解説：U=1/(1/h_1+Σδ_i/λ_i+1/h_2)で、熱抵抗の直列和の逆数として求める。建築壁や熱交換器の総括伝熱係数として利用される基本量である。

25. 問25．対向流熱交換器は並流熱交換器より対数平均温度差LMTDが大きく、同じ伝熱量を得るのに必要な伝熱面積が小さい。

    正解：○（正しい）

    解説：対向流は流体が逆方向に流れるため温度差が全長にわたり大きく保たれLMTDが大きい。並流より小さい伝熱面積で同じ熱交換量を達成でき、効率的である。

26. 問26．流体の粘度は温度上昇に伴い、液体では増加し、気体では減少する。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは温度上昇に伴い液体の粘度は減少（分子間力低下）、気体の粘度は増加（運動論的衝突増加）する。両者で逆の傾向を示すのが特徴。

27. 問27．ベルヌーイの定理は、非圧縮性・非粘性・定常流れにおいて、流線に沿って圧力・速度・位置エネルギーの和が一定であることを示す。

    正解：○（正しい）

    解説：P+ρv^2/2+ρgz=一定がベルヌーイの式で、流体のエネルギー保存則を表す。理想流体の定常流線上で適用でき、流体力学の基本式の一つ。

28. 問28．連続の式は運動量保存則を流体に適用したもので、非圧縮性流れでは断面積A_1/v_1=A_2/v_2が成立する。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは連続の式は質量保存則の表現で、非圧縮性ではA_1v_1=A_2v_2（流量Q=Av一定）となる。運動量保存則はナビエ・ストークス方程式に対応する。

29. 問29．ダルシー・ワイスバッハの式における管摩擦損失は、管長と動圧の積に比例し、管径に反比例する。

    正解：○（正しい）

    解説：h_f=f(L/D)(v^2/2g)で、管摩擦損失は摩擦係数f・管長L・動圧v^2/(2g)に比例し、管径Dに反比例する。配管設計の基本式として頻出。

30. 問30．層流域の円管摩擦係数はハーゲン・ポアズイユの式からf=64/Reで与えられ、Reのみに依存する。

    正解：○（正しい）

    解説：層流（Re＜2,300）ではf=64/Reでレイノルズ数のみに依存し、管壁粗さの影響を受けない。一方乱流域では粗さの影響を受けムーディ線図で読む。

31. 問31．遠心ポンプのキャビテーションは、ポンプ吸込側で流体の局所圧力が飽和蒸気圧より高くなったときに気泡が発生する現象である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくはキャビテーションは局所圧力が飽和蒸気圧より低くなったとき気泡が発生・潰滅する現象である。羽根車侵食や振動・性能低下の原因となる。

32. 問32．送風機のサージングは、流量を絞り過ぎたときに圧力・流量が周期的に脈動する不安定運転現象である。

    正解：○（正しい）

    解説：サージングは特性曲線の右下がりの安定領域から左の不安定領域に入ったとき発生し、振動・騒音を伴う。サージング限界以下での運転を避ける必要がある。

33. 問33．ポンプの軸動力L_pは全揚程H・流量Q・流体密度ρの積に効率η_pを掛けたL_p=ρgQH·η_pで与えられる。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくはL_p=ρgQH/η_pで効率は分母に来る。効率が小さいほど同じ揚水仕事に必要な軸動力が大きくなる関係である。掛け算は誤り。

34. 問34．燃料の高位発熱量（HHV）は低位発熱量（LHV）に水蒸気の凝縮潜熱を加えたもので、HHV＞LHVの関係がある。

    正解：○（正しい）

    解説：HHV（総発熱量）は燃焼で生じた水蒸気を凝縮させた状態の発熱量、LHV（真発熱量）は水蒸気のまま放出した発熱量で、その差が凝縮潜熱に相当する。

35. 問35．理論空気量とは燃料を完全燃焼させるのに化学量論的に必要な最小空気量であり、実際には空気比m＞1で運転される。

    正解：○（正しい）

    解説：理論空気量A_0は化学量論で求まる最小空気量で、実空気量A=mA_0、空気比m=A/A_0＞1（通常1.05〜1.3）で運転し完全燃焼を確保する。

36. 問36．空気比mが小さいほど排ガス損失は減少するが、不完全燃焼によるCO・すす発生のリスクが高まる。

    正解：○（正しい）

    解説：空気比m低下は排ガス量減少で排ガス損失を抑える一方、酸素不足で不完全燃焼を生じCO・すす・未燃分が増加する。最適なm設定が燃焼管理の要点。

37. 問37．NOxのうちサーマルNOxは、燃料中の窒素分が酸化されて生成するもので、低NOx燃焼では燃料転換が有効である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくはサーマルNOxは空気中の窒素が高温で酸化されて生成するもの。燃料中窒素由来はフューエルNOxである。両者の区別は頻出論点。

38. 問38．電気集じん装置（EP）は、ばいじんを高電圧で帯電させクーロン力で捕集電極に捕集する装置で、微粒子の捕集効率が高い。

    正解：○（正しい）

    解説：EPはコロナ放電で粒子を帯電させ電界中でクーロン力により捕集する。圧力損失が小さく大風量・微粒子に強い反面、比抵抗の高い粉じんは捕集困難。

39. 問39．理想気体の等温過程において、気体が外部にする仕事Wと吸収する熱量Qの関係として正しいものはどれか。

    • ア．Q=W/2
    • イ．Q=2W
    • ウ．Q=W（吸熱量=外部仕事）
    • エ．Q=0

    正解：ウ．Q=W（吸熱量=外部仕事）

    解説：等温過程は内部エネルギー変化ΔU=0であるため、第一法則Q=ΔU+W=Wとなる。すなわち吸収した熱がすべて外部仕事に変換される。

40. 問40．高温熱源800K、低温熱源400Kで作動するカルノーサイクルの理論熱効率として最も近い値はどれか。

    • ア．67%
    • イ．33%
    • ウ．25%
    • エ．50%

    正解：エ．50%

    解説：カルノー効率η=1-T_L/T_H=1-400/800=0.5、すなわち50%である。エネ管試験で頻出のT_L/T_H計算であり、絶対温度を用いる点に注意。

41. 問41．理想気体の比熱比κに関する次の記述のうち、空気の値として最も適切なものはどれか。

    • ア．1.40
    • イ．1.10
    • ウ．1.67
    • エ．2.00

    正解：ア．1.40

    解説：空気（二原子分子主体）の比熱比はκ=c_p/c_v≒1.40である。単原子（Ar・He）は1.67、三原子（CO2・H2O蒸気）は約1.3となる。

42. 問42．ランキンサイクルにおいて、再熱・再生を行う主たる目的として最も適切なものはどれか。

    • ア．ボイラ給水量の削減
    • イ．サイクル熱効率の向上
    • ウ．タービン入口温度の低下
    • エ．復水器圧力の上昇

    正解：イ．サイクル熱効率の向上

    解説：再熱はタービン中段で再加熱し湿り度低下と効率向上、再生は抽気で給水加熱しボイラ加熱熱量を減らす。両者ともサイクル熱効率向上が主目的である。

43. 問43．冷凍サイクルにおいて、低温側から汲み上げた熱量Q_L=12kW、圧縮機消費仕事W=3kWのときの成績係数COP_Cはいくらか。

    • ア．2
    • イ．3
    • ウ．4
    • エ．5

    正解：ウ．4

    解説：冷凍機のCOP_C=Q_L/W=12/3=4となる。同サイクルをヒートポンプとして用いるとCOP_H=COP_C+1=5になる関係も合わせて押さえる。

44. 問44．厚さ0.2m、熱伝導率0.8W/(m·K)の平板壁において両面の温度差が50Kのとき、単位面積あたりの熱流量q[W/m^2]はいくらか。

    • ア．100
    • イ．800
    • ウ．400
    • エ．200

    正解：エ．200

    解説：フーリエの法則q=λ·ΔT/δ=0.8×50/0.2=200W/m^2となる。熱伝導率・温度差に比例、厚さに反比例する基本計算。

45. 問45．次の無次元数のうち、流体の慣性力と粘性力の比を表すものはどれか。

    • ア．レイノルズ数Re
    • イ．プラントル数Pr
    • ウ．ヌッセルト数Nu
    • エ．グラスホフ数Gr

    正解：ア．レイノルズ数Re

    解説：レイノルズ数Re=ρvL/μが慣性力/粘性力の比を表し、流れの層流・乱流判別に用いる。NuはhL/λ、Prはν/α、Grは浮力/粘性力比である。

46. 問46．黒体の放射エネルギー密度Eを表すステファン・ボルツマンの法則として正しいものはどれか。

    • ア．E=σT
    • イ．E=σT^4
    • ウ．E=σT^3
    • エ．E=σT^2

    正解：イ．E=σT^4

    解説：ステファン・ボルツマンの法則E=σT^4で、σは5.67×10^-8W/(m^2·K^4)。絶対温度の4乗に比例する強い温度依存性を持つ。

47. 問47．対向流熱交換器で高温流体が80℃→40℃、低温流体が20℃→50℃に変化するときの対数平均温度差LMTD[K]として最も近い値はどれか。

    • ア．20
    • イ．35
    • ウ．25
    • エ．30

    正解：ウ．25

    解説：ΔT_1=80-50=30、ΔT_2=40-20=20。LMTD=(30-20)/ln(30/20)=10/0.4055≒24.7Kとなる。対向流の典型計算問題。

48. 問48．ベルヌーイの定理を適用する際の前提条件として、誤っているものはどれか。

    • ア．定常流であること
    • イ．非圧縮性流体であること
    • ウ．同一流線上で考えること
    • エ．粘性が大きい流体であること

    正解：エ．粘性が大きい流体であること

    解説：ベルヌーイは非圧縮性・非粘性・定常・流線上のエネルギー保存則で、粘性がある場合は摩擦損失項を加えた拡張形を使う。圧縮性流体には適用不可。

49. 問49．内径100mmの円管に動粘度1.0×10^-6m^2/sの水が流速2m/sで流れているとき、レイノルズ数Reはいくらか。

    • ア．2×10^5
    • イ．2×10^4
    • ウ．2×10^6
    • エ．2×10^3

    正解：ア．2×10^5

    解説：Re=vD/ν=2×0.1/(1.0×10^-6)=2×10^5となる。Re＞4,000で乱流域である。動粘度と流速・代表長さから直接算出する基本計算。

50. 問50．ダルシー・ワイスバッハの式h_f=f(L/D)(v^2/2g)の各記号の意味の組合せとして正しいものはどれか。

    • ア．f：粘度、L：管長、D：管径
    • イ．f：摩擦係数、L：管長、D：管径
    • ウ．f：摩擦係数、L：流速、D：管径
    • エ．f：粗さ高さ、L：管長、D：流速

    正解：イ．f：摩擦係数、L：管長、D：管径

    解説：fは管摩擦係数（無次元）、Lは管長、Dは管内径、vは平均流速、gは重力加速度を表す。h_fは摩擦損失水頭で、管路設計の基本式。

51. 問51．遠心ポンプにおいてキャビテーションを防ぐための対策として、最も適切でないものはどれか。

    • ア．吸込揚程を小さくする
    • イ．ポンプの設置位置を液面より低くする
    • ウ．吸込管を細くして流速を上げる
    • エ．ポンプの回転速度を下げる

    正解：ウ．吸込管を細くして流速を上げる

    解説：キャビテーション防止は吸込揚程を小さく（NPSH確保）、流量を抑え、吸込管径を太くするなどが有効。吸込側を高く設置するのは逆効果で誤り。

52. 問52．送風機の全圧・静圧・動圧の関係として正しいものはどれか。

    • ア．全圧=静圧-動圧
    • イ．全圧=動圧-静圧
    • ウ．全圧=静圧×動圧
    • エ．全圧=静圧+動圧

    正解：エ．全圧=静圧+動圧

    解説：送風機の全圧P_t=P_s+P_d（静圧+動圧）で、動圧P_d=ρv^2/2は速度水頭に対応する。全圧効率は風量と全圧から計算する。

53. 問53．炭素1kgを完全燃焼させたときに発生するCO2の質量[kg]として最も近い値はどれか。

    • ア．3.67
    • イ．2.67
    • ウ．1.67
    • エ．4.67

    正解：ア．3.67

    解説：C+O2→CO2の反応で、C(12)+O2(32)→CO2(44)。C1kgあたりCO2=44/12≒3.67kg発生する。燃焼計算の基本値として暗記すべき。

54. 問54．重油の発熱量に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。

    • ア．C重油の低位発熱量は約20MJ/kg
    • イ．C重油の低位発熱量は約41MJ/kg
    • ウ．C重油の低位発熱量は約80MJ/kg
    • エ．C重油の低位発熱量は約120MJ/kg

    正解：イ．C重油の低位発熱量は約41MJ/kg

    解説：C重油の低位発熱量はおよそ41MJ/kg（約9,800kcal/kg）で、エネルギー換算原単位の基準値の一つ。HHVはこれより水蒸気凝縮潜熱分高い。

55. 問55．理論空気量がA_0=10m^3N/kg燃料、空気比m=1.2で運転している場合の実空気量[m^3N/kg]はいくらか。

    • ア．8
    • イ．10
    • ウ．12
    • エ．20

    正解：ウ．12

    解説：実空気量A=m·A_0=1.2×10=12m^3N/kgとなる。空気比は実空気量/理論空気量で、過剰率はm-1=0.2（20%）と表現することもある。

56. 問56．排ガス分析でO2濃度を測定するとき、低い値が示すこととして最も適切なものはどれか。

    • ア．空気比が大きい
    • イ．燃焼温度が低い
    • ウ．燃料発熱量が小さい
    • エ．空気比が小さい

    正解：エ．空気比が小さい

    解説：排ガスO2濃度が低い→空気比が小さい→排ガス損失減で効率良いが、過低だと不完全燃焼でCO発生。最適O2濃度範囲での運転が重要である。

57. 問57．次の燃焼方式のうち、ガス燃料に主に用いられないものはどれか。

    • ア．流動層燃焼
    • イ．予混合燃焼
    • ウ．部分予混合燃焼
    • エ．拡散燃焼

    正解：ア．流動層燃焼

    解説：ガス燃料は拡散燃焼・予混合燃焼・部分予混合燃焼で燃焼させる。流動層燃焼は固体燃料（石炭・バイオマス）に用いる方式で、ガスには使わない。

58. 問58．NOxの種類とその生成機構の組合せとして、誤っているものはどれか。

    • ア．サーマルNOx：空気中N2の高温酸化
    • イ．サーマルNOx：燃料中窒素分の酸化
    • ウ．フューエルNOx：燃料中窒素分の酸化
    • エ．プロンプトNOx：炭化水素ラジカル経由

    正解：イ．サーマルNOx：燃料中窒素分の酸化

    解説：サーマルNOxは空気中N2が高温で酸化、フューエルNOxは燃料中窒素分が酸化、プロンプトNOxは火炎面で炭化水素ラジカル経由で生成。フューエル由来をサーマルとするのは誤り。

59. 問59．脱硫装置の中で湿式石灰石－石こう法の主な反応生成物はどれか。

    • ア．硫化水素
    • イ．硫酸
    • ウ．石こう（CaSO4・2H2O）
    • エ．亜硫酸ナトリウム

    正解：ウ．石こう（CaSO4・2H2O）

    解説：湿式石灰石-石こう法ではSO2+CaCO3+1/2O2+2H2O→CaSO4·2H2O（石こう）+CO2の反応で硫酸カルシウム二水和物（石こう）を生成する。

60. 問60．電気集じん装置の特徴として、誤っているものはどれか。

    • ア．圧力損失が小さい
    • イ．大風量処理が可能
    • ウ．微粒子の捕集効率が高い
    • エ．圧力損失が大きいのが特徴

    正解：エ．圧力損失が大きいのが特徴

    解説：EPは大風量・低圧損・微粒子捕集に強い反面、比抵抗の高いダストは逆電離で性能低下する。圧力損失が大きいというのはバグフィルタの特徴で誤り。

61. 問61．湿り空気線図に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

    • ア．絶対湿度は乾き空気と水蒸気の容積比[m^3/m^3]
    • イ．相対湿度100%の線が飽和線
    • ウ．露点は等絶対湿度線と飽和線の交点温度
    • エ．絶対湿度は乾き空気1kgあたりの水蒸気質量[kg/kg(DA)]

    正解：ア．絶対湿度は乾き空気と水蒸気の容積比[m^3/m^3]

    解説：絶対湿度は乾き空気1kgあたりの水蒸気質量[kg/kg(DA)]で表す。相対湿度100%が飽和線、露点は等絶対湿度線と飽和線の交点温度。容積比で示すのは誤り。

62. 問62．蒸気タービンの段落損失のうち、湿り度x'により蒸気が水滴となって翼を侵食する現象を何と呼ぶか。

    • ア．サージング
    • イ．エロージョン（湿り損失・水滴侵食）
    • ウ．キャビテーション
    • エ．コーキング

    正解：イ．エロージョン（湿り損失・水滴侵食）

    解説：蒸気タービン低圧段で湿り度（1-x）が増加すると水滴が翼に衝突しエロージョン（侵食）を起こす。湿り度8〜12%が許容限界とされる。

63. 問63．次のうち、層流域における管摩擦係数fをレイノルズ数Reで表す式として正しいものはどれか。

    • ア．f=16/Re
    • イ．f=32/Re
    • ウ．f=64/Re
    • エ．f=128/Re

    正解：ウ．f=64/Re

    解説：ハーゲン・ポアズイユの解析よりf=64/Re（円管・層流）で与えられる。乱流域ではブラジウス式f=0.316Re^(-0.25)等を用いる。

64. 問64．ピトー管で全圧Pt=120kPa、静圧Ps=100kPaを測定した。流体（密度1.2kg/m^3）の流速[m/s]はおよそいくらか。

    • ア．13
    • イ．58
    • ウ．129
    • エ．183

    正解：エ．183

    解説：動圧P_d=Pt-Ps=20,000Pa、v=√(2P_d/ρ)=√(40,000/1.2)=√33,333≒183m/s。ベルヌーイの式の応用で流速計測に用いる。

65. 問65．等エンタルピー過程として最も典型的なものはどれか。

    • ア．絞り膨張（スロットリング）過程
    • イ．断熱可逆膨張過程
    • ウ．等温圧縮過程
    • エ．等容加熱過程

    正解：ア．絞り膨張（スロットリング）過程

    解説：膨張弁による絞り膨張は等エンタルピー変化h_1=h_2となる。冷凍サイクルの膨張弁・JT効果による降温に応用される現象。

66. 問66．ボイラの排ガス温度を下げて省エネを図る装置として最も適切なものはどれか。

    • ア．脱気器
    • イ．エコノマイザ（節炭器）
    • ウ．復水器
    • エ．脱気塔

    正解：イ．エコノマイザ（節炭器）

    解説：エコノマイザは排ガス顕熱で給水を予熱し、空気予熱器は燃焼用空気を予熱する。両者ともボイラ効率向上の代表的廃熱回収装置である。

67. 問67．次の燃料のうち、一般に低位発熱量[MJ/kg]が最も大きいものはどれか。

    • ア．C重油
    • イ．LNG（天然ガス）
    • ウ．水素
    • エ．石炭（一般炭）

    正解：ウ．水素

    解説：水素のLHVは約120MJ/kgで圧倒的に大きい。LNG約50、重油約41、石炭約25MJ/kgが目安。水素の質量発熱量の大きさは燃料電池等で重要。

68. 問68．ファン（送風機）の運転点が特性曲線と抵抗曲線の交点で決まるとき、ダンパで風量を絞る方式の欠点はどれか。

    • ア．風量制御範囲が狭い
    • イ．応答が遅い
    • ウ．騒音が極端に大きくなる
    • エ．絞り損失が大きく省エネ性が低い

    正解：エ．絞り損失が大きく省エネ性が低い

    解説：ダンパ絞りは抵抗曲線を急にして交点を低風量側にずらすが、絞り損失が大きく無駄が多い。インバータ制御は回転数を下げ消費電力を大幅削減できる。

69. 問69．ガスタービンの理論サイクル（ブレイトンサイクル）において、圧力比πが大きいほど一般に成立することは何か。

    • ア．理論熱効率が向上する
    • イ．理論熱効率が低下する
    • ウ．理論熱効率は変わらない
    • エ．圧縮機仕事が減少する

    正解：ア．理論熱効率が向上する

    解説：ブレイトンサイクルの熱効率η=1-(1/π)^((κ-1)/κ)で圧力比増で効率上昇。ただし排ガス温度が下がり、コンバインドサイクル排熱回収では制約あり。

70. 問70．次のうち、ヒートポンプ式給湯機（自然冷媒CO2）の代表的な商品名称はどれか。

    • ア．エコジョーズ
    • イ．エコキュート
    • ウ．エネファーム
    • エ．エコウィル

    正解：イ．エコキュート

    解説：エコキュートはCO2冷媒ヒートポンプ式給湯機の商品総称で、深夜電力で湯を作りCOP3〜4と省エネ性が高い。エコジョーズは潜熱回収型ガス給湯機。

71. 問71．次の文章中の[ア]に当てはまる語句として最も適切なものはどれか。「熱力学第二法則の[ア]の表現では、低温物体から高温物体へ熱を移すには外部から仕事を加える必要がある。」

    • ア．ケルビン
    • イ．カルノー
    • ウ．クラウジウス
    • エ．プランク

    正解：ウ．クラウジウス

    解説：クラウジウスの表現「ほかに変化を残さずに、低温熱源から高温熱源へ熱を移すことはできない」が該当。ケルビン-プランクの表現は仕事への完全変換不可。

72. 問72．鋼管表面（温度150℃、放射率0.85）から周囲（27℃）への単位面積あたりの放射熱量[W/m^2]として最も近い値はどれか。

    • ア．約290
    • イ．約580
    • ウ．約2,320
    • エ．約1,160

    正解：エ．約1,160

    解説：q=εσ(T_1^4-T_2^4)=0.85×5.67×10^-8×(423^4-300^4)=0.85×5.67×10^-8×(3.20×10^10-8.10×10^9)≒1,160W/m^2となる。

73. 問73．燃料中の硫黄分Sが燃焼してSO2を生成する反応「S+O2→SO2」において、S1kgから生成するSO2の質量[kg]はいくらか。

    • ア．2
    • イ．1
    • ウ．3
    • エ．4

    正解：ア．2

    解説：S(32)+O2(32)→SO2(64)。S1kgあたりSO2=64/32=2kg生成。脱硫装置設計や排ガス量計算で頻用する基本値。

74. 問74．次のうち、燃焼排ガス中の水蒸気を凝縮回収して顕熱・潜熱を利用するボイラはどれか。

    • ア．貫流ボイラ
    • イ．潜熱回収型ボイラ（コンデンシングボイラ）
    • ウ．炉筒煙管ボイラ
    • エ．鋳鉄製ボイラ

    正解：イ．潜熱回収型ボイラ（コンデンシングボイラ）

    解説：潜熱回収型（コンデンシング）ボイラは排ガスを露点以下に冷却して水蒸気凝縮潜熱を回収し、効率95%以上を実現する。エコジョーズが代表例。

75. 問75．蒸気の状態量のうち、圧力一定下で温度が飽和温度に達した直後の蒸気を何と呼ぶか。

    • ア．湿り蒸気
    • イ．過熱蒸気
    • ウ．乾き飽和蒸気
    • エ．圧縮液

    正解：ウ．乾き飽和蒸気

    解説：飽和温度で水分子が完全に蒸発した状態が乾き飽和蒸気（x=1）。さらに加熱すると過熱蒸気となり、途中の状態（0＜x＜1）は湿り蒸気である。