あるジェットエンジンが稼働している。断面積0.9m²のエンジン入口部から平均流速50m/sで空気が流入し、断面積0.4m²のエンジン出口部から燃焼ガスが流出している。エンジンに供給される燃料の質量流量は流入空気量の2％である。エンジン出口部における燃焼ガスの平均流速として最も近い値はどれか。ただし、空気と燃焼ガスの密度を、それぞれ1.2kg/m³、0.6kg/m³とする。

①　115m/s　　②　138m/s　　③　230m/s

④　270m/s　　⑤　340m/s

解答

③

解説

［解答に必要な知識］

圧縮性流体の連続の式

　ρQ=ρAV=一定

Ｑ：流量

Ａ：流路断面積

Ｖ：流速

では問題を解いていきます。

32.1に示すように入口における流速をV₁、密度をρ₁、断面積をA₁、出口における入口における流速をV₂、密度をρ₂、断面積をA₂します。

また、燃料2%が加わった時点での流量をQ₁’とします。

まず入り口での流量を求めます。

　Q₁=A₁×V₁=50×0.9=45 m³/s

これに対し、2%の燃料が供給されるため燃料が加わった時点での流量は次の通りです。

　Q₁’=Q₁×1.02=45×1.02=45.9 m³/s

連続の式から

　ρ₁Q₁’=ρ₂Q₂

　Q₂=ρ₁/ρ₂・Q₁’

　Q₂=1.2/0.6・45.9=91.8 m³/s

よって、

　V₂=Q₂/A₂=91.8/0.4=229.5 m/s　　　　//

＜前の問題へ　次の問題へ＞

技術士試験対策Topへ戻る

令和1年解答解説へ戻る