水車のキャビテーションの問題は電験は三種も二種も頻出の必須事項である。

まずは【現象】【影響】【防止策】の3点を理解する必要がある。

※()で囲った部分は説明部分です。暗記で済ませる人は()内は読まなくても問題ありません。

 

【現象】

(流水中のある一点がその水温の飽和水蒸気圧以下になることにより流水中のある部分の水が蒸発し)流水中に微細な気泡が発生する。

 

【影響】

・(ランナやバケットへの)壊食 ←最も重要なので必ず暗記

効率、出力、揚程の低下

・(水圧菅入口での)水圧の変動が激しくなる

水車が振動し、騒音を発生する

 

【防止策】

・(キャビテーションは比速度が早いほど発生しやすいので)比速度を過大にしすぎない

・(キャビテーションは吸出し菅の吸出し高さが高いほど発生しやすいので)高くしすぎない

・ランナやバケットを(水流が均一に流れられるように)平滑に設計する

ランナやバケットを浸食に強い材質にする

部分負荷及び過負荷運転を避ける

吸い出し菅の上部に適量の空気を入れる。

 

 

以下は発生原因のちょっとした解説。知ってると【影響】や【防止策】が密接に関連しているので暗記が楽になります。

 

キャビテーションとは要するに微細な気泡が発生することである。

微細な気泡の発生原因は局所的な圧力低下のことである。

また、水にはその水温に応じて決まる飽和水蒸気圧というものがある。

この飽和水蒸気圧が周囲の圧力よりも上回った時、水は沸騰(気泡になる)を起こす。

キャビテーションの場合は、流水が均一に流れない、過負荷運転をした、など、一定の条件が重なることによって流水中のある一点で低圧部という部分が現れてしまう。

この低圧部(上記太字部分でいうところの周囲の圧力)がその周囲の水の飽和水蒸気圧を下回ってしまうと沸騰の条件が満たされる。水は沸騰し気泡となって現れ。機器に悪影響を引き起こす。これがキャビテーションである。