技術士 第一次試験 専門科目 機械部門 熱工学 練習問題 第10問: 断熱されたノズルを水蒸気が定常に流れている。入口の比エンタルピーは3050 kJ/kg、流速は200 m/s、出口の比エンタルピーは2900 kJ/kgである。

出口の流速は約583 m/sです。流れのある系の第一法則は、比エンタルピーhと比運動エネルギーv²/2の和（全比エンタルピー）の変化が、熱qから軸仕事wshを引いたものに等しくなります（NASA Glenn Research Center: Conservation of Energy）。

断熱で仕事の無いノズルではq＝wsh＝0なので、h1＋v1²/2＝h2＋v2²/2です。J/kg＝m²/s²です（BIPM SI Brochure Table 4）。

h1−h2＝3050−2900＝150 kJ/kg＝1.50×10⁵ J/kg

v2²＝2×1.50×10⁵＋200²＝3.00×10⁵＋0.40×10⁵＝3.40×10⁵ m²/s²

v2≒583 m/s

「548」は入口の運動エネルギーを落とした値、「436」は2を掛け忘れた値、「201」はkJ/kgをJ/kgに直さなかった値、「748」は√(2Δh)に入口の流速をそのまま足した値です。断熱で仕事の無いノズルでは、比エンタルピーの減少分が比運動エネルギーv²/2の増加になり、kJ/kgはJ/kgに直してから計算します。