水車のキャビテーション

正解

正解：4．吸出し管の高さが高いほど，キャビテーションを抑制できる。

解き方

1. キャビテーションは，水車内で水の圧力が飽和蒸気圧より下がって気泡が生じ，それが圧力の高い所でつぶれる現象である。ランナ出口や吸出し管の入口付近のように圧力が最も低くなる所で起こりやすい。
2. 吸出し管の高さ（ランナから放水面までの高さ）を高くすると，ランナ出口の圧力がさらに下がるので，キャビテーションが起こりやすくなる。対策は吸出し高さを低くすることなので，4が不適当である。

選択肢ごとの解説

1. 1．適当。気泡が崩壊するときの衝撃で，振動や騒音（異音）が生じる。
2. 2．適当。比速度の大きい水車ほどランナ出口の流速が大きく圧力が下がりやすいので，比速度を小さくすると抑制できる。
3. 3．適当。流れが乱れ，気泡の部分で水がランナに働かなくなるので，効率や出力が低下する。ランナの壊食（エロージョン）も起こる。
4. 4．不適当。吸出し管の高さを低くするとキャビテーションを抑制できる。