正答4
解説
正解は4です。
図は、安全弁の弁体が弁座から距離Lだけ持ち上がった状態の断面図です。
dは弁体が当たる弁座上端の開口(弁座口)の径、dtは弁座の流路で最も狭い部分(のど部)の径、Lは弁体の揚程(リフト)を示しています。
安全弁の吹出し面積は、蒸気の通り道のうち最も狭い断面で決まります。
【選択肢別解説】
1:× dLにはπが含まれておらず、どの流路の面積も表していません。
2:× πdLは、弁座口の円周(πd)に揚程Lを掛けた円筒状の面積で、カーテン面積と呼ばれます。
揚程が小さい揚程式安全弁では、このカーテン面積が最も狭くなるので吹出し面積になります。
3:× π(dt)Lは、のど部の円周に揚程を掛けた値で、実際の流路の面積を表していません。
4:○ π(dt)²/4は、のど部の円形断面の面積です。
全量式安全弁は、揚程を大きくしてカーテン面積をのど部の面積より十分大きくしたものです。
このため蒸気の流れはのど部で絞られ、のど部の面積が吹出し面積になります。
5:× πd²/4は弁座口の円の面積です。
全量式ではこれより狭いのど部で流量が決まるので、吹出し面積にはなりません。
【ポイント】
揚程式は「弁座口の周長 × 揚程(カーテン面積)」、全量式は「のど部の断面積」で吹出し面積が決まります。
図のdとdtのどちらが最も狭い径かを見分けることが大切です。