蒸気の等容過程蒸気の等容過程は湿り蒸気と過熱蒸気の領域でおこります。
図30-1に蒸気の等容過程説明図を示します。
図30-1において、1点と2点は湿り蒸気または過熱蒸気の領域にあります。
等容過程においては
であり
となります。したがって熱量qは
となります。
例題30-1ボイラーの中に圧力4ata（kp/cm2)の水7ｍ3と乾燥水蒸気5m3が入っている。コックを閉じて火室から毎分 4200kcalの熱を加え、圧力を16ataに上げるにはどれだけの時間がかかるか？
解答：
圧力4ata（kp/cm2)飽和蒸気の物性はワークブック「湿り蒸気表.xls 」から
表30-1 圧力4ata（kp/cm2)飽和蒸気の物性
| 沸点 | 圧力 | 比容積 | 比容積 | エンタルピ | エンタルピ | 熱量 | 内部エネルギ | 平均比熱 | 比熱 | エントロピ | 総熱量 | 内部エネルギ | 蒸発熱 | エントロピ |
| 摂氏 | 絶対圧 | 液体 | 気体 | 液体 | 気体 | 液体 | 液体 | 液体 | 液体 | 液体 | 気体 | 気体 | 気体 | 気体 |
| t | p | ｖ’ | ｖ’’ | ｉ’ | ｉ’’ | q’ | u’ | c’m | c’ | ｓ’ | λ’’ | u’’ | r=i''-i' | ｓ’’ |
| ℃ | kp/cm2 | m3/kg | m3/kg | kcal/kg | kcal/kg | kcal/kg | kcal/kg | kcal/kg・deg | kcal/kg・deg | kcal/kg・deg | kcal/kg | kcal/kg | kcal/kg | kcal/kg・deg |
| 140 | 3.685 | 0.0010798 | 0.5084 | 140.60 | 652.20 | 140.51 | 140.51 | 1.0036 | 1.018 | 0.4152 | 652.11 | 608.33 | 511.60 | 1.6539 |
| 142.9 | 4.000 | 0.0010828 | 0.4727 | 143.57 | 653.23 | 143.47 | 143.47 | 1.0043 | 1.029 | 0.4222 | 653.13 | 609.14 | 509.66 | 1.6479 |
| 145 | 4.237 | 0.0010850 | 0.4459 | 145.80 | 654.00 | 145.69 | 145.69 | 1.0048 | 1.037 | 0.4275 | 653.89 | 609.75 | 508.20 | 1.6433 |
最初、ボイラの中にあった水の質量は
最初、ボイラの中にあった水蒸気の質量は
である。水と水蒸気の混合物の質量は
最初の混合物の乾き度は
圧力4ata（kp/cm2）乾き度0.001633蒸気の物性はワークブック「湿り蒸気表.xls 」から
表30-2 圧力4ata（kp/cm2乾き度0.001633蒸気の物性
| 乾き度 | 比容積 | エンタルピ | 総熱量 | 内部エネルギ | エントロピ |
| ｘ | vx（m3/kg) | ix（kcal/kg） | λ’’(kcal/kg) | ux（kcal/kg） | sx(kcal/kg・deg) |
| 0.001633 | 0.001853 | 144.400 | 144.299 | 144.23 | 0.424228909 |
ボイラーは定容過程の変化であり、表30-2において、比容積が一定の変化となります。
圧力16ata（kp/cm2)飽和蒸気の物性はワークブック「湿り蒸気表.xls 」から
表30-3 圧力16ata（kp/cm2)飽和蒸気の物性
| 沸点 | 圧力 | 比容積 | 比容積 | エンタルピ | エンタルピ | 熱量 | 内部エネルギ | 平均比熱 | 比熱 | エントロピ | 総熱量 | 内部エネルギ | 蒸発熱 | エントロピ |
| 摂氏 | 絶対圧 | 液体 | 気体 | 液体 | 気体 | 液体 | 液体 | 液体 | 液体 | 液体 | 気体 | 気体 | 気体 | 気体 |
| t | p | ｖ’ | ｖ’’ | ｉ’ | ｉ’’ | q’ | u’ | c’m | c’ | ｓ’ | λ’’ | u’’ | r=i''-i' | ｓ’’ |
| ℃ | kp/cm2 | m3/kg | m3/kg | kcal/kg | kcal/kg | kcal/kg | kcal/kg | kcal/kg・deg | kcal/kg・deg | kcal/kg・deg | kcal/kg | kcal/kg | kcal/kg | kcal/kg・deg |
| 200 | 15.857 | 0.0011565 | 0.1273 | 203.50 | 667.00 | 203.07 | 203.07 | 1.0154 | 1.071 | 0.5563 | 666.57 | 619.73 | 463.50 | 1.5362 |
| 200.4 | 16.000 | 0.0011572 | 0.1263 | 203.95 | 667.06 | 203.51 | 203.51 | 1.0155 | 1.071 | 0.5572 | 666.62 | 619.77 | 463.11 | 1.5354 |
| 205 | 17.585 | 0.0011645 | 0.1151 | 208.90 | 667.70 | 208.42 | 208.42 | 1.0167 | 1.071 | 0.5675 | 667.22 | 620.30 | 458.80 | 1.5273 |
圧力16ata（kp/cm2乾き度0.001853蒸気の物性はワークブック「湿り蒸気表.xls 」から
表30-4 圧力16ata（kp/cm2乾き度0.001853蒸気の物性
| 乾き度 | 比容積 | エンタルピ | 総熱量 | 内部エネルギ | エントロピ |
| ｘ | vx（m3/kg) | ix（kcal/kg） | λ’’(kcal/kg) | ux（kcal/kg） | sx(kcal/kg・deg) |
| 0.005561 | 0.001853 | 206.523 | 206.090 | 205.83 | 0.562624512 |
熱量qは
（30.3）式から
これから
したがって、圧力を16ataに上げるのに必要な時間は
となります。
例題30-2圧力2ata温度160℃の過熱水蒸気を容積一定で圧力を3ataにする。終わりの状態の水蒸気温度と これに要した熱量を求めよ。
解答
圧力2ata（kp/cm2)で温度160℃過熱蒸気の比容積はワークブック「加熱蒸気表.xls」シート「加熱蒸気ｖ」から
表30-5 圧力2ata（kp/cm2)で温度160℃過熱蒸気の比容積
| 温度＼圧力 | 2 | 2 | 2.5 |
| 160.0 | 1.003000 | 1.003000 | 0.800300 |
| 160.0 | 1.003000 | 1.003000 | 0.800300 |
| 180.0 | 1.052000 | 1.052000 | 0.839900 |
圧力3ata（kp/cm2)で比容積が1.003m3/kg過熱蒸気の温度はワークブック「加熱蒸気表.xls」シート「加熱蒸気ｖ」から
表30-6 圧力3ata（kp/cm2)で比容積が1.003m3/kg過熱蒸気の温度
| 温度＼圧力 | 3 | 3 | 4 |
| 360.0 | 0.988100 | 0.988100 | 0.739800 |
| 369.3 | 1.003000 | 1.003000 | 0.750960 |
| 380.0 | 1.020000 | 1.020000 | 0.763700 |
圧力2ata（kp/cm2)で温度160℃過熱蒸気のエンタルピはワークブック「加熱蒸気表.xls」シート「加熱蒸気i」から
表30-7 圧力2ata（kp/cm2)で温度160℃過熱蒸気のエンタルピ
| 温度＼圧力 | 2 | 2 | 2.5 |
| 160.0 | 666.40 | 666.40 | 665.50 |
| 160.0 | 666.40 | 666.40 | 665.50 |
| 180.0 | 675.90 | 675.90 | 675.20 |
圧力3ata（kp/cm2)で温度369.3℃過熱蒸気のエンタルピはワークブック「加熱蒸気表.xls」シート「加熱蒸気i」から
表30-8 圧力3ata（kp/cm2)で温度369.3℃過熱蒸気のエンタルピ
| 温度＼圧力 | 3 | 3 | 4 |
| 360.0 | 762.30 | 762.30 | 761.80 |
| 369.3 | 766.90 | 766.90 | 766.50 |
| 380.0 | 772.20 | 772.20 | 771.80 |
熱量qは
（30.3）式から
したがって解答は
終わりの状態の水蒸気温度は369.3℃、これに要した熱量は77kcal/kgとなります。
３１章：蒸気の等圧過程に行く。