ボイラーの構造応用問題
ボイラーの給水温度が通常より著しく低い冷水を供給し続けた場合、鏡板と炉筒の接合部にはどのような応力状態が発生するか。
A.冷却による急激な収縮で鏡板と炉筒が異なる速度で縮み、接合部に剪断応力が集中する← 正解
✓ 正解です。急激な冷却により部位ごとに異なる温度勾配が生じ、鏡板と炉筒が異なる速度で収縮して接合部に剪断応力が集中します。
B.低温給水は冷却効果となるため、接合部の応力は均等に分散される
✗ 冷却は局所的な応力集中を引き起こすため、均等分散されません。むしろ危険です。
C.冷水により金属が塑性変形して応力が完全に解放される
✗ 金属は急激な温度変化で脆化し塑性変形しやすくなりますが、応力は解放されず蓄積します。
D.給水温度の低さは接合部強度には影響せず、水流速度だけが重要である
✗ 給水温度は熱応力に大きく影響します。温度勾配による応力集中は接合部の破損につながります。
「ボイラーの構造」の他の問題
ボイラーの燃焼室の温度が異常に上昇して過熱蒸気が生じた場合、炉筒の強度に対してどのような影響が発生するか。ボイラーの鏡板に腐食が進行して局所的な凹みが生じた場合、その部位の応力分布はどのように変化するか。伝熱管内に水垢が厚く付着して熱伝導が悪くなった場合、伝熱管の外面温度がどのように変化し、管の寿命にどう影響するか。ボイラー鋼板が長期間の高温高圧運転により、金属組織が脆化してきた場合、衝撃的な圧力変動が加わると何が起こりやすくなるか。ボイラーの伝熱管配置が密集しすぎて、燃焼ガスの流速が局所的に異なる場合、管外面の腐食状況にはどのような差が生じるか。ボイラーの構造について述べた以下の記述で、誤っているものはどれか。