에너지기사 분류

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10A10B10C
11A11B11C
12A12B12C
13A13B13C
14A14B14C
15A15B**15C
16A16B16C
17A17B17C
18A18B18C*
19A19B19C
20A20B20C
21A*21B21C
22A22B**22C*

📘에너지설비 설계

🔯A 보일러종류

보일러의 종류

👍A1 노통보일러

18A  22C

A1 노통보일러

❶ 코르니쉬(Cornish) ❷ 랭커셔(Lancashire)

👍A2 수관보일러

►수관식 보일러의 보일러수 유동방식 3가지를 쓰고 설명하시오
15B   22A 20A

►강제 순환식 수관보일러 종류 2가지를 쓰시오.
10C 20C 15A

A2 수관보일러

❶ 자연순환식 : 보일러수의 비중량차에 의하여 자연순환하는 형식

❷ 강제순환식 : 순환펌프를 설치하여 보일러수를 강제로 순환시키는 형식 (라몽트(lamont) 보일러, 벨록스(velox))

❸ 관류식 : 증기드럼 폐지하고 긴관을 제작, 구성하여 관의 한 끝에서 펌프로 압송된 물을 가열, 증발, 과열의 과정을 거쳐 증기가 발생되는 형식

►관수 순환을 높이기 위하여 14A

A2 수관보일러(관수순환)
  • 강수관이 가열되지 않도록 한다.
  • 큰 지름의 수관을 사용한댜
  • 수관의 배열을 수직으로 설치한다.
  • 방해판을 적당한 위치에 설치하여 열가스와 수관군의 접촉을 알맞게한다.

👍A3 수냉노벽(면흡보열무)

수관식 보일러의 연소실 벽면에 수냉노벽을 설치하였을 때의 장점 4가지 22C  15B

A3 수냉노벽(면흡보열무)
  • 전열면적의 증가로 증발량이 많아진다
  • 연소실내의 복사열을 흡수한다
  • 연소실 노벽을 보호한다
  • 연소실 열부하를 높인다 
  • 노벽의 무게를 경감시킬 수 있다

👍A4 자연 순환식 수관 보일러

►(장점) 12B  17C

A4 자연 순환식 수관 보일러

➕ 증기 발생시간이 빠르며고압 대용량에 적합하다. ➕ 수관의 배열이 용이하고, 패키지형으로 제작이 가능하다. ➕ 외분식이므로 연료 선택범위가 넓고, 연소상태가 양호하다. ➕ 전열면적이 크고, 열효율이 높다. ➕ 원통형 보일러에 비해 보유수량이 적어 파열 사고 시 피해가 적다.

➖ 관수처리에 주의를 요한다. ➖ 구조가 복잡하여 청소, 검사, 수리가 어렵고 스케일 부착이 쉽다. ➖ 부하변동에 따른 압력 및 수위 변동이 심하다.

►상부의 기수드럼(steam drum)을 하부의 물드럼보다 크게 만드는 이유 1001

기수 드럼의 아랫부분에서 포화온도에 도달한 포화수와 발생된 증기가 체류할수 있는 공간이 필요하기때문에 하부의 물드럼보다 크게 하여야 한다.

👍A5 관류 보일러

(종류)10A 11B17A20C
(명칭)10C17B20B21C
A5 관류 보일러(명칭)

급수펌프에 의해 급수를 압입하여 하나로 된 관에서 가열, 증발, 과열과정을 거쳐 순환하는 보일러

►관류 보일러의 종류 4가지를 쓰시오.

A5관류보일러(종류)
  • 슐저 보일러,
  • 벤슨 보일러,
  • 소형 관류 보일러 ,
  • 강제 순환식 소형 관류보일러

►(장단점) 21B

A5관류보일러(장단점)

➕ 전열면적에 비하여 보유수량이 적으므로 가동시간이 짧다. ➕ 고압 보일러에 적합하다. ➕ 관을 자유로이 배치할 수 있어 구조가 콤팩트하다. ➕ 순환비가 1이므로 드럼이 필요 없다.

➖ 완벽한 급수처리를 요한다. ➖ 정확한 자동제어 장치를 설치하여야 한다. ➖ 발생증기 중에 포함된 수분을 분리하기 위하여 기수분리기를 설치

👍A6 파형 노통

►(장점)” 15A 19C

A6 파형 노통
  • 전열면적을 증가시킨다
  • 노통의 신축을 흡수할 수 있다
  • 외압에 대한 강도가 증가한다

  • 내부 청소 및 검사가 어렵다
  • 통풍 저항이 크다
  • 스케일이 부착하기 쉽다
  • 제작이 어렵고, 가격이 비싸다

👍A7 흡수식 냉온수기(압하진물)

흡수식 냉온수기의 장점 2가지를 쓰시오.

A7흡수식 냉온수기(압하진물)
  • 압축기를 사용하지 않으므로 전력소비량이 적다.
  • 냉온수기 하나로 냉방과 난방을 할 수 있다.
  • 설비 내부의 압력이 진공상태로 압력이 높지 않아 위험성이 적다
  • 냉매로 물(H₂O)을 사용하는 경우 위험성이 적다
10A11B12C13A
14B15C18A

13C

►흡수식 냉온수기의 원리  16B

증발 흡수 응축 고온재생

물 리튬브로마이드

🔯B 부속장치 및 기기

👍B8 급수장치

►원심펌프의 종류 2202 1601

볼류트, 터빈

► 인젝터 10C

출구정지밸브개방→급수개방→증기밸브개방→핸들개방

►인젝터의 작동원리 1204

증기가 보유하고 있는 열에너지를 속도에너지로 전환시키고 압력에너지로 바꾸어 보일러에 급수하는 장치로 급수가 증기에 의해 예열되어 급수 엔탈피가 증가되기 때문에 연료소비량이 감소한다.

👍 방출관크기 40㎜ 

10C 11C 12B 17C

전열면적10㎡미만15㎡미만20㎡미만20㎡이상
방출관안지름25㎜이상30㎜이상40㎜이상50㎜이상

►플렉시블 조인트(flexible joint)  2003

펌프에서 발생한 진동을 흡수하여 배관에 전달되지 않도록 하고, 온도변화에 따른 배관의 열팽창을 흡수하여 고장이 발생하는것을 방지하기위하여 설치한다

😽B9 화염검출장치

11B12A
13A15C
B9 화염검출장치

50[°C]

● 황화카드뮴(CdS)셀, 적외선광전관, 황화납(PbS)셀, 자외선광전관

  • 스택스위치(stack switch) : 연도에 바이메탈을 설치하여 연소가스의 발열체를 이용하여 화염유무를 검출한다
  • 플레임 아이(flame eye) : 화염이 발광체임을 이용하여 화염의 방사선을 감지하여 화염의 유무를 검출한다.
  • 플레임 로드(flame rod) : 화염의 이온화 현상에 의한 전기 전도성을 이용하여 화염의 유무를 검출한다

송기장치

👍B1 증기트랩

20B 22A

B1 증기트랩

증기관의 도중에 설치하여 증기를 사용하는 설비의 배관 내에 고여있는 응축수 (증기의 일부가 드레인된 상태)를 자동배출시키는 장치

❶기계식트랩 : 볼플로트식, 버킷식

❷열역학식 : 오리피스식, 디스크식 

증기와 응축수의 열역학적 유체역학적 특성차를 이용한 것이다

❸온도조절식 : 바이메탈식, 벨로즈식

►(역활) ” 19C 18A 18B 10C 11A 15A 12A

B1 증기트랩(응잠부건)
  • 증기사용설비 및 배관 내의 응축수를 제거한다.
  • 증기의 잠열을 유효하게 이용할 수 있도록 한다.
  • 응축수 배출로 증기관의 부식 및 수격작용을 방지한다.
  • 증기의 건조도가 저하되는 것을 방지한다.

►장점-워부저항 16B 10C

B1 증기트랩(장점-워부저항)
  • 워터해머방지
  • 장치내 부식 방지
  • 열효율 저하방지
  • 관내 마찰저항 감소

👍B2 폐열회수장치

10A 11B 17C 20B

B2 절탄기

과열기 → 재열기 → 절탄기 → 공기예열기

보일러 배기가스 현열을 이용하여 급수를 예열하는 장치를 (절탄기)라 하며, 공기를 예열는 장치를 (공기예열기)라 한다.

👍B2 절탄기(열불응연)

►(장점) 20A  (1202 16A) ►(단점) 1801 1901 (11C 1201 1002 16C 1504) ►(명칭) 1804 1502

16B 

►보일러 연도에 설치된 절탄기는 장점이 많은 반면 단점도 있는데 이중 3가지와 열정산시 절탄기 전·후단 온도계 증 어느 쪽 온도를 사용하는가?

B2 절탄기(열불응연)

온도계는 절탄기 입구

➕ 보일러 열효율이 향상된다. ➕ 급수 중 불순물을 일부 제거한다. ➕ 열응력 발생을 방지한다. ➕ 연료 소비량이 감소한다.

➖ 통풍저항 증가된다. ➖ 연돌의 통풍력이 저하된다. ➖ 연소가스 온도 저하로 인한 저온부식의 우려가 있다. ➖ 연도의 청소가 어렵다. ➖ 연도의 점검 및 검사가 곤란하다.

👍B2 공기예열기(효불효연)

(장점) 20C 11A 12B 15C

B2 공기예열기장점(효불효연)
  • 전열효율 연소효율이 향상된다
  • 예열공기의 공급으로 불완전 연소가 감소된다
  • 보일러의 열효율이 향상된다.
  • 품질이 낮은 연료도 사용할 수 있다

➖ 통풍저항이 증가된다 ➖ 연돌의 통풍력이 저하된다. ➖ 저온부식의 원인이 된다. ➖ 연도의 청소, 검사, 점검이 곤란하다.

👍B3 폐열회수계산

10A10C11A12B16B
16C20C

►(회수한열량계산) 

B3 폐열회수계산

\[Q_s=G_s\times C_s\times \Delta t \times \eta \]

►(절감) ” 15A “

B3 폐열회수계산

$$ Q_1=G_w\times C_w\times\Delta t \\ =(G_{0w}+(m-1)\times A_0)\times C_w\times\Delta t \\ $$

22A 22C 21A 16A

B3절탄기효율

\[ m_f\times C_{pf}\times(T_{fi}-T_{fo})=m_a\times C_{pa}\times(T_{ai}-T_{ao}) \]

5️⃣폐열회수장치를 설치하여 보일러의 효율을 1[%]정도 향상시키기 위해서는 일반적으로 배기가스 온도는 어느 정도 감소되어야 하는가?

20~25[ °C]

👍B4

👍B5 과열기

(장단점) 2004 1701

보일러에서 발생한 습포화증기를 가열하여 압력은 일정하게 유지하면서 증기 온도만을 올려서 과열증기를 만드는 장치

B5 과열기
  • ➖ 가열 표면의 일정 온도를 유지하기 곤란하다
  • ➖ 가열장치에 큰 열응력이 발생한다
  • ➖ 직접 가열 시 열손실이 증가한다
  • ➖ 높은 온도로 인하여 제품의 손상 우려가 있다
  • ➖ 과열기 표면에 고온부식이 발생할 우려가 있다

  • ➕ 열효율이 증가한다
  • ➕ 수격작용을 방지한다
  • ➕ 관내 마찰저항이 감소한다
  • ➕ 적은 증기로 많은 열을 얻을 수 있다
  • ➕ 장치 내 부식을 방지한다

👍B6 과열증기

►(장점)  ” 12A 19B 21B 14C

B6 과열증기
  • 증기 원동소의 이론적 열효율이 좋다
  • 수격작용이 방지
  • 증기의 마찰저항이 감소
  • 같은 압력의 포화증기에 비해 보유 열량이 많으므로 증기 소비량이 적어도 된다

  • 가열표면의 일정온도를 유지하기 곤란하다
  • 가열장치에 큰 열응력이 발생한다
  • 직접가열시 열 손실이 증가한다
  • 높은 온도로 인하여 제품의 손상 우려가 있다 과열기 표면에 고온부식이 발생할 우려가 있다.

►(조절하는 방법) ” 18A 18B

과열증기온도를 일정하게 조절하는 방법 4가지를 쓰시오

B6 과열증기
  • 연소가스량을 가감하는 방법
  • 저온가스를 재순환시키는 방법
  • 과열 저감기를 사용하는 방법
  • 화염의 위치를 바꾸는 방법

👍 B7 전열면적(수관)

1001 (1402)  2003 (17021501 1301 (1202)

B7 전열면적(수관)

\[A=\pi DLn=(\pi d+Wa)Ln\]

🔯보일러 용량 및 성능계산

👍C1 보일러 마력

2202  1501

(1)시간에(100)[℃]의 물(15.65)[kg]을 같은 온도의 증기로 변환시킬수 있는 능력

$$ 보일러마력=\frac{G_e}{15.65}=\frac{G_a(h_2-h_1)}{(539\times 4.1868)\times 15.65} $$

증발량

2002

$$ Q_1=CG\Delta t \\ Q_2=G\gamma $$

👆C2 상당증발량, 환산증발량

(기본) 2201  2004.4  1101  1304 (16C1401 1501 2202 (증발계수)  2101  1802
(포화증기엔탈피) 1903  2102

1504

C2 상당증발량, 환산증발량
\[G_e=\frac{G_a(h_2-h_1)}{539\times 4.1868}=\frac{G_a(h_2-h_1)}{100[℃]증발잠열}\] \[=\frac{G_a(h_2-h_1)}{\gamma}\]

539[kcal/kg] 4.1868[kJ/kcal] 증발잠열 : 2256.68[kJ/kcal]

1002

$$ Q_1=CG\Delta t \\ Q_2=G\gamma $$

👍C3 🔢보일러 용량계산

2104

\[ kW=\frac{P\times Q}{\eta_p}=\frac{(\gamma \times H)\times Q}{\eta_p}=\frac{(\rho\times g\times H)}{\eta_p} \]

🔯보일러 효율계산

👍C4 보일러효율

1ATM=1.01325bar=101324Pa=10332kg/cm2=1.033mAq=760mmHg

(보일러) 2202(연료발열량,효율)
1801 1702 (증기발생량,시간당연료소비량,효율)

(발생증기량)1901

(보일러효율-환산증발량)2003  1501  2004

(입열출열) 2002 (기본) 2102  1804  1401 1004 1301 1302  1402 1004

(엔탈피)1201

C4 보일러효율

$$ \eta=\frac{G_a\times (h_2-h_1)}{G_f\times H_l}\times 100 $$

$$ \eta=(1-\frac{손실열}{입열})\times 100 $$

\[보일러의 효율 =\frac{열매체사용량\times 비열\times 열매체 입출구온도차}{연료소비량\times 연료의저위발열량}\times 100\]

Ga실제증발량 h2포화증기엔탈피 h1급수엔탈피

Gf연료소비량 Hh연료의고위발전량

열설비재료

🔯내화물, 단열재, 보온재 🗄️

👍D1 스폴링, 슬래킹, 버스팅

21C 17A 12B 19B 16A 11A 17C

2104 (1701 1202)  1902 (1601  11011704

D1 스폴링, 슬래킹, 버스팅

● 스폴링(spalling)현상 : 박락현상이라 하며 급격한온도변화로인해 내화물이 사용하는 도중에 갈라지든지, 떨어져 나가는 현상을 말한다.

● 슬래킹(slacking)현상 : 수증기를 흡수하여 체적변화를 일으켜 균열이 발생하 거나 떨어져 나가는 현상으로 염기성 내화물에서 공통적으로 일어난다.

● 버스팅(bursting)현상 : 크롬 철광을 원료로 하는 내화물이 1600[°C]이상에서 산화철을 흡수하여 표면이 부풀어 오르고 떨어져 나가는 현상으로 크롬질 내회물에서 발생한다.

👍D2 보온제의 안전사용온도(1580)

2201  2003  1103  1004  1504

명칭최고사용안전온도
폴리우레탄폼130[℃]
탄화코르크130[℃]
폼글라스300[℃]
규조토500[℃]
암면600[℃]
규산칼슘815[℃]
세라믹 파이버1000~1300[℃]

●보온재 : 무기질 보온재 300~800[℃], 유기물 보온재 100~300[℃]

● 보냉재 : 100[℃] 이하

● 단열재 : 800~1200 [℃]

● 내화 단열재 : 1300[℃] 이상

● 내화물 : 1580[℃] 이상

👍D2 단열재효과

15B 20B

요로의 효율을 좋게 운전하기 위한 방법 2가지를 쓰시오.

D2요로의 효율개선
  • 단열조치를 강화하여 방사열량을 감소시칸다.
  • 가열온도를 적정온도로 유지시켜 과열이 발생하지
  • 적정 공기비를 유지시켜 완전연소가 되도록 한다.
  • 연소용 공기는 배열을 이용하여 예열시켜 공급한다.

15C

공업용 요로에 단열제를 사용하였을 때 나타나는 단열효과 4가지를 쓰시오

D2 공업용 요로에 단열효과
  • 축열 및 전열손실이 적어진다
  • 노내 온도가 균일해진다
  • 노벽의 온도구배를 줄여 스폴링현상을 방지한다
  • 노벽의 내화물의 내구력이 증가한다
  • 열손실을 방지하여 연료 사용량을 줄일 수 있다.

👍D3 무기질 보온재

1601

● 무기질 물질을 원료로 사용하므로 불연성이고 안전사용온도가 높다 ● 기계적 강도가 크고, 변형이 적다 ● 내수성, 내구성이 우수하다 ● 기공이 균일하고 열전도율이 낮다 ● 가격이 비싸지만 수명이 길다.

👍D4 보온재 구비조건(전내흡비온,두)

13B14B17B17C19A
20B22B*

보온재의 구비조건 5가지를 쓰시오.

D4 보온재 구비조건(전내흡비온,두)
  • 열전도율이 작을것
  • 적당한 내구성을 가질것
  • 흡습성 흡수성이 작을것
  • 부피, 비중이 작을것
  • 안전 사용온도 범위에 적합할것
  • 시공성이 좋을것
  • 내열성 내약성이 있을것

2204 1901 1701

D4 보온재 열효율

● 보온재의 두께를 두껍게 한다. ● 보온재의 비중(밀도)을 작게 한다. ● 내부와 외부의 온도차를 줄인다 ● 보온재 내부의 수분을 제거한다.

🔯D5 배관재 및 밸브 🗄️

배관

벨브

https://m.blog.naver.com/booster2222/221303582129

글로브밸브

👍 게이트벨브(슬루스벨브)

2102

유체의 흐름을 단속하는 가장 일반적인 밸브로서 냉수,온수,난방 배관 등 에 광범위하게 사용되고, 완전히 열거나 닫도록 설계되어 있다. 벨브 개방시 유체 흐름의 단면적 변화가 없어 압력손실이 적은 특징

● 게이트벨브 또는 사절변이라 한다 ● 리프트가커서 개폐시간이 걸린다 ● 밸브를 완전히 열면 밸브본체속에 관로의 단면적과 거의 같게된다 ● 쐐기형의 밸브 본페가 밸브 시트안을 눌러 기밀을 유지한다 ● 유로의 개폐용으로 사용한다 ● 밸브를 절반 정도 열고 사용하면 와류가 생겨 유체의 저항이 커지기 때문에 유량조절에는 적합하지 않다.

👍D 체크밸브

2202 1002

펌프 토출측에 설치하여 물이 역류되는 것을 방지하는 밸브

종류

스윙식, 리프트식, 해머리스 체크벨브

👍D 신축이음

1304

열팽창으로 인한 배관의 신축을 흡수완화시켜 장치 파손 및 고장을 방지하기 위하여 배관 중에 설치하는 기기

관지지구

👍 스트레이너

2102

펌프 등 배관계통에서 유체의 흐름 속에 이물질 등으로 인하여 설비의 파손 또는 오동작 그리고 흐름상 저항이 발생하는 것을 예방하기 위하여 주요 설비 전단에 설치하는 장치로서 Y형과 U형 등 형태로 배치되는 부속품

3️⃣증기보일러에 설치되는 주증기 밸브에 대한 물음에 답하시오.

1304

(1) 주증기 밸브를 사용하는 목적을 쓰시오. (2) 주증기 밸브를 개페할 때 천천히 조작하여야 하는 이유를 쓰시오.

(l) 보일러에서 발생된 증기를 송기 및 정지하기 위하여 (2) 주증기관에서 수격작용 방지 및 본체 내에서 프라이밍현상을 방지하기 위하여

열전달

🔯D6 열의 이동 📃

14B 18A 22B

어느 공장에서 가동하고 있는 기계의 발생열을 제거하기 위하여 냉동기와 공조기를 이용하여 냉방을 하고 있다. 겨울철에 공조기의 외기(OA) 댐퍼를 40[%]에서 70[%]로 변경하여 외기도입을 증가시켰더니 [보기]와 같은조건으로되었을때 냉동기부하 감소량[kW]은 얼마인가?

  • 공조기 송풍량 : 50000[㎥/h]
  • 개선 전 : 실내온도 24[℃], 상대습도 60[%], 엔탈피 11.7[kJ/kg]
  • 개선 후 : 실내온도 22[℃], 상대습도 60[%], 엔탈피 10.2[kJ/kg]
  • 외기온도 : 20[℃]
  • 공조기 년간 가동시간 : 3393[h]
  • 공기의 밀도 : 1.24[kg/㎥]
D6 열의 이동

공조기 외부 급기 댑퍼를 40[%]에서 70[%]로 변경하면 외기 도입양은 공조기 동풍량의 30[%]에 해당 하는 양이 증가 하는 것 이고, 증가되는 공기량(단위:질량)에 개선 전후의 엔탈피 차에 해당하는양 만큼 냉동기의 부하가 감소된다

부하 감소량= 공기 질량 x 댐퍼개도 증가량 x 엔탈피 차 = (50000 X 1.24) X (0.7-0.41) / (11.7-10.2)=27900[kcal/h]

👍D7 열전도계산

열전도율[kcaI/m·h·℃], 열관류율[kcaI/m²·h·℃], 내외부온도차[℃]

(기본) 15C  18B 12A  1702 1704  22011502(대류)

(중간온도) 19A (16B)

(비례)1903

1804  2001  1002 1102 1402 (효율) 1001

D7 열전도율계산

\[Q=K\cdot F\cdot\Delta T \\ =\frac{1}{R_1+\frac{b}{\lambda}+R_2}\times F\times\Delta T \]

b 벽의두께, λ 열전도율, F 표면적

👍D8 전도열계산

►다층벽  22B 21A  10B

D8 다층벽 열전도열 계산

\[Q=\frac{1}{\frac{b_1}{\lambda_1}+\frac{b_2}{\lambda_2}+\frac{b_3}{\lambda_3}}\cdot F\cdot\Delta t\]

►중공원통 대수평균면적 13C (18C  19C  11A  14C)

D8 전도열계산(중공원통)

$$ F_m=\frac{2\pi L(r_o-r_i)}{\ln\frac{r_o}{r_i}} $$

►전도열계산(구형용기) ” 16A  22C 10B

D8 전도열계산(구형용기)

$$ Q=L\frac{4\pi(T_i-T_o)}{\frac{1}{r_i}-\frac{1}{r_o}} $$

$$ =41.87\times10^{-3}\times \frac{4\pi(563-543)}{\frac{1}{0.5}-\frac{1}{0.9}}=11.838[kW] $$

전도열계산(스케일)

13B  16C 20C

👍D9 복사전열량, 대류전열량

1201  14C  1502  1804

D9 복사전열량

$$ Q_1=\epsilon \sigma(T_1^4-T_2^4) $$

$$ Q=\epsilon\cdot C_b\cdot\{(\frac{T_1}{100})^4\cdot (\frac{T_2}{100})^4\}\cdot F_1 $$

복사전열량

$$ Q_1=\epsilon \sigma(T_1^4-T_2^4) $$

$$ Q=\epsilon\cdot C_b\cdot\{(\frac{T_1}{100})^4\cdot (\frac{T_2}{100})^4\}\cdot F_1 $$

복사열전달률

$$ \alpha_R=\frac{\epsilon\cdot C_b\cdot\{(\frac{T_1}{100})^4\cdot (\frac{T_2}{100})^4\}}{T_1-T_2} $$

D9 대류전열량

$$ Q_2=\alpha\times (T_1-T_2) $$

대류전열량

$$ Q_2=\alpha\times (T_1-T_2) $$

👍D0 단위 면적당 복사 전열량

1704 (1201)

$$ Q=\sigma\times\frac{1}{\frac{1}{\epsilon_1}+\frac{1}{\epsilon_2}-1}\times F\times (T_1^4-T_2^4) $$

$$ Q=\sigma\times F\times \frac{1}{\frac{1}{0.5}+\frac{1}{0.9}-1}\times(T_1^4-T_2^4) $$

$$ Q=K\times F\times \Delta t $$

🔯E 열교환기📃

👍E 열교환기의 성능저하요인

● 유체의 느린이동 ● 병류 방향의 유체흐름 ● 낮은 열전도율의 재료사용 ● 온도차감소 ● 작은 전열면적 ● 이물질 스케일 응축수 존재

👍E1 판형열교환기(고조청압)

19C 18C 22B

E1 판형열교환기(고조청압)

➕ 고난류 유동에 의한 열교환기 능력을 향상시킨다

➕ 판의 매수조절이 가능하여 전열면적증감이 용이하다

➕ 전열면의 청소나 조립이 간단하고, 고점도 유체에도 적용가능하다

➕ 높은 사용압력과 내식성, 내구성이 우수하다

👍E2 쉘 앤 튜브식 열교환기

11A11B13B15A
20B21C12A

쉘 앤 튜브식 열교환기에 사용되는 스파이럴 튜브의장점 2가지를쓰시오.

E2 쉘 앤 튜브식 열교환기
  • 튜브 전열면적이 증가된다.
  • 유체의 흐름이 난류가 되어 전열효과가 우수하다

👍 노후 열화된 보일러 튜브 교체 시기 1002 1404

● 심하게과열되거나 튜브가 소손된경우 ● 스케일 생성이 많이 되었을때 ● 배기가스 온도 상승이 급격히 증가할 때 ● 열효율이 낮아질 경우

스케일 생성방지 대책

1504

● 급수중의 염류 불순물을 되도록 제거한다 ● 보일러 수의 농축을 방지하기 위하여 적절히 분출시킨다 ● 보일러 수에 약품을 넣어 스케일 성분이 고착하지 않도록 한다 ● 수질분석을 하여 급수 한계치를 유지하도록 한다.

열교환기전열량

$$ Q_1=mC\Delta t $$

👍E3 대수온도차

(응용) ” 22C 21B 18B

(기본) ” 21A 20C  19B  17A  10B 18C16C

E3 대수온도차

\[\Delta t_m=\frac{\Delta t_1-\Delta t_2}{\ln(\frac{\Delta t_1}{\Delta t_2})} \]


열설비의설계

🔯보일러 전열면적

🔯열설비 설계 📃

👍E 원통보일러 동판의 최소두께

22C

$$ t=\frac{PD}{2\times \sigma_a\times\eta-2P(1-k)}+\alpha $$

P재료의 허용인장응력 D최고사용압력 동체에 증기온도에 대응하는 값 동체의 지름

👍E 수압시험압력

2201  1901

● 0.43[MPa]이하 : 2배 ● 1.5[MPa]이하 : 1.3배+0.3 ● 1.5[MPa]초과 : 1.5배

👍E 스테인리스강 2201

(1) STS304 오스테나이트계 (2) STS410 마텐자이트계 (3) STS430 페라이트계

👍 열정산 📃

1902

출열

● 배기가스 보유 열량 ● 불완전연소에 의한 열 손실 ● 노벽의 흡수 열량 ● 증기의 보유 열량 ● 미연분에 의한 열 손실 ● 의 현열

🔯용접 및 리벳이음의 설계 📃

👍E9 리벳이음

22B 10B 14B 18C  16B  22A “

E9 리벳이음

인장응력계산

\[ \sigma_t=\frac{W}{t\times(P-d)} \]
\[ \eta=(1-\frac{d}{P})\times 100 \]

P : 리벳의피치, d : 리벳의지름

📕 2.에너지설비 관리

📘에너지설비관리

🔯F 난방부하 및 난방설비

🔯난방방법

👆 복사난방

2101  1204 1602 21A* 12C 16B

F 복사난방

➕ 실내온도의 분포가 균등하여 쾌감도가 높다 ➕ 방열기가 필요하지 않으므로 바닥면의 이용도가 높다 ➕ 공기 대류가 적으므로 바닥면 먼지상승이 없다 ➕ 방이 개방된 상태에서도 난방효과가 있다 ➕ 손실열량이 비교적 적다

➖ 외기온도 급변에 따른 방열량 조절이 어렵다 ➖ 초기 시설비가 많이 소요된다 ➖ 시공, 수리, 방의 모양을 변경하기가 어렵다 ➖ 열손실을 차단하기 위하여 단열층이 필요하다

🔯난방기기

방열기


🔯연료의 종류 및 특성

🔯연소 및 연소장치

👆F 액체연료의 분무방식

19A

F 액체연료의 분무방식

● 가압 분사식 : 유압펌프를 이용하여 연료에 압력을 가한 후 연료 자체의 압력에 의해 노출에서 고속으로 분출시켜 미립화 시키는 버너

● 회전식 : 고속으로 회전하는 분무컵에 연료 공급관을 통해 연료가 공급되면, 이 연료는 분무컵의 원심력에 의해 분무컵 내면에 액막이 형성되고, 여기에 1차공기가 고속으로 분출되면서 미립화시키는 버너

● 기류 분무식 : 저압의 공기 또는 고압의 공기나 증기 분무매체를 이용하여 연료를 미립화시키는 버너로 2유체 버너라고도 한다

👆F 블로우오프

22A 11C

F 블로우오프

버너출구에서 가연성 기체의 유출속도가 연소속도보다 큰 경우 불꽃이 노즐에 장착되지 않고 꺼져버리는 현상

👆F2 보일러점화 불량(비료소검봉)

10C 16A 22A

보일러 가동을 시작할 때 점화가 불량한 경우 그 원인 5가지를 쓰시오.

F2 점화불량(비료소검봉)
  • 공기비가 나쁠때
  • ❷ 연료의 온도가 높을때
  • ❸ 연소실 온도가 낮을때
  • ❹ 화염검출기의 기능이 불량할때
  • ❺ 점화봉 삽입위치가 불량할때
  • ● 통풍이 적당하지 않을때
  • ● 점화용 트랜스의 전기 스파크가 불량할때

점화전극의 클리어런스가 맞지 않을 때 연료의 유출속도가 너무 빠르거나 늦을 경우 버너의 유압이 맞지 않을때

👆F 미분탄연소기

22C

F 미분탄연소기

석탄을 200메쉬(mesh)이하로 분쇄해서 1차 공기와 혼합하여 연소실에 분사하는 보일러의 연소장치

➕ 적은공기비로 완전 연소가 가능하다 ➕ 점화, 소화가 쉽고 부하변동에 대응하기 쉽다 ➕ 대용량에 적당하고, 사용연료 범위가 넓다

➖ 설비비 유지비가 많이소요된다 ➖ 회, 분진 등이 많이 발생하여 집진장치가 필요하다 ➖ 연소실이 크고, 폭발의 위험성이 크다

🔯연료저장 및 공급장치

🔯통풍 및 통풍장치

👆F4 자연통풍에서 통풍력이 증가되는 조건

2102 1404.

❶ 연돌의 높이를 높게한다 ❷ 연돌의 단면적을 크게 한다 ❸ 연돌의 굴곡부가 적게 한다 ❹ 배기가스의 온도를 높게 유지한다

● 외기온도가 낮을수록 ● 습도가 낮을수록 ● 연도의 길이가 짧을 수록 ● 배기가스의 비중량이 작을수록 ● 외기의 비중량이 클수록

👆F5 보일러 통풍방법

2202

F5 보일러 통풍방법
  • 평형통풍법 : 연소실 내의 압력이 정압이나 부압으로 조절이가능하고 강한 통풍력을 얻을수 있지만 초기 설비비와 유지비용이 많이 소요된다
  • 압입통풍법 : 송풍기를 연소실 앞에 설치하여 연소용 공기를 대기압이상의 압력으로 연소실에 밀어 넣는 방식으로 연소실 압력이 정압으로 유지된다
  • 흡입통풍법 : 송풍기를 연도 중에 설치하여 연소 배기가스를 배출시키는 방식으로 연소실 압력이 부압으로 유지된다

👆F6 🔢통풍력

(기본)1902 2104 1504

$$ Z=273H(\frac{\gamma_a}{T_a}-\frac{\gamma_g}{T_g})\times \eta[mmH_2O] $$

👆F7 🔢송풍기의 상사

21B 14C

F7 송풍기의 상사

\[Q_2=Q_1\times \frac{N_2}{N_1}\times (\frac{D_2}{D_1})^3(풍량)\]
\[P_2=P_1\times (\frac{N_2}{N_1})^2\times (\frac{D_2}{D_1})^2(풍압)\]
\[L_2=L_1\times (\frac{N_2}{N_1})^3\times (\frac{D_2}{D_1})^5(축동력)\]

👆F8 원심펌프의 비교회전도

2102 1702 1301

비교회전속도(비속도) : 토출량이 1[m3/min], 양정이 1[m]가 발생하도록 설계한 경우의 판상 임펠러의 분당 회전수를 나타낸다

$$ N_s=\frac{N\sqrt{Q}}{(\frac{H}{n})^{\frac{3}{4}}} $$

🔯 매연 및 집진장치

매연발생의원인

👆F9 집진장치

22A19A19C22B*15A

(종류)  19A  10B 15C (1002  1504)  1903 (1501)   1501 (1204)

►보일러에서 연료를 연소 후 배출되는 배기가스 중에 함유된 분진 등을 제거하는 집진장치를 3가지로 분류하여 쓰시오

22A 17B

F9 집진장치

건식집진장치 중력식, 관성력식, 원심식, 여과식,

F9 집진장치(중력침강식)

배기가스 중 매연 함유 입자를 중력으로 자연 침강시키는 집진장치의 이름은 무엇인가

F9 집진장치(습식)

● 습식집진장치, 벤투리 스크러버, 제트 스크러버, 사이클론 스크러버, 충전탑, 유수식,

● 습식집진장치, 벤투리 스크러버, 제트 스크러버, 사이클론 스크러버, 충전탑, 유수식,

● 전기집진장치

22B* 19B 17C

F9 집진장치(전기집진장치)

판상(板狀) 또는 관상(管狀)으로 이루어진 집진전극을 (양극+)으로 하고, 집진전극 중앙에 매달린 금속선으로 이루어진 (음극-)간에 직류 고전압을 가해서 (코로나방전)을 발생하게 하고, 이곳에 분진이 포함된 가스를 통과시키면 전극 주위의 함진가스는 (이온화)되면서 대전입자가 되어 정전기력에 의해 양극(+극)에 포집(捕集)되어 처리되는 집진장치이다.

👆F9 세정식 집진장치

20A 20C

F9 세정식 집진장치(장단점)

분진이 포함된 배기가스를 세정액이나 액막 등에 충돌시키거나 접촉시켜 액체에 의해 포집하는 방식이다.

  • 구조가 간단하고 처리가스량에 비해 장치의 고정면적이 적다
  • 가동부분이 적고 조작이 간단하다
  • 포집된 분진의 취출이 용이하고 작동 시 큰 동력이 필요하지 않다 
  • 연속 운전이 가능하고
  • 분진의 입도, 습도 및 가스의 종류 등에 의한 영향을 받지 않는다. 
  • 가연성 함진가스의 세정도에도 편리하게 이용할 수 있다.

  • 설비비가 비싸다
  • 다량의  또는 세정액이 필요하다
  • 집진물을 회수할 때 탈수, 여과, 건조 등의 하기 위한 별도의 장치가 필요하다
  • 한랭시 세정액의 동파 방지 대책이 필요하다

● 유수식 : S형. 임펠러형. 회전형, 분수형 및 나선 가이드베인형 ● 가압수식 : 가압한 물을 분사시키고 이것이 확산에 의해 배기가스 중의 분진을 포집하는 방식 밴투리 스크러버, 제트 크러버, 사이클론 스크러버, 충전탑(세정탑)등 ● 회전식 : 타이젠 와셔, 충격식 스크러버

👆F 매연 슈트 분진 발생하는 원인4

1104  1504 1902

11C 15C 19B

F 매연 슈트 분진 발생하는 원인
  • 통풍력이 과대 과소할때무리한 연소를 할때
  • 연소실의 온도가 낮을때
  • 연소실의 크기가 작을때
  • 연료의 조성이 맞지 않을때
  • 연소장치가 불량할때
  • 운전 기술이 미숙할때


🔢이론산소량및 이론공기량계산 📃

완전연소반응식

이론산소량, 이론공기량계산

👆G0 이론산소량(O₀)

22C

수소(H2) 4, 탄소(C) 12, Na 22 산소(O) 16, 황(S) 32 Cl 35

몰부피 22.4

G0 이론산소량(O₀)

\[O_{0}[Nm/kg]=22.4(\frac{C}{12} +\frac{H-\frac{O}{8}}{4}+\frac{S}{32}) \\ O_0[Nm/kg]=1.867C+5.6(H-\frac{O}{8})+0.7S\]

\[ O_{0}[kg/kg]=32(\frac{C}{12} +\frac{H-\frac{O}{8}}{4}+\frac{S}{32}) \]

👆G0 이론공기량(A₀)

2101.8  2104  2001.1  1002 1004 1904  1904 1501 2202  1903  1903 1701  1102

G0 이론공기량(A₀)

\[ A_{0}[Nm/kg]=\frac{22.4}{0.21}(\frac{C}{12} +\frac{H-\frac{O}{8}}{4}+\frac{S}{32}) \]

$$ A_0[Nm/kg]=\frac{O_0}{0.21}=8.89C+26.67(H-\frac{O}{8})+3.33S \\ A_0[kg/kg]=\frac{O_0}{0.232}=11.49C+34.5(H-\frac{O}{8})+4.31S $$

🔯공기비(m) 및 실제공기량 계산

👆G2 공기비(m)계산

22A 17B

 12B(과잉공기량) 11A   11C (당량비)

19C

G2 공기비(m)계산

\[ m=\frac{N_2}{N_2-3.76(O_2-0.5CO)} \]

\[m=\frac{A}{A_0}=\frac{CO_{2max}}{CO_2}=\frac{21}{21-{O_2}} \]

👆G3 [CO₂]max

22B  18B  15A

G3 [CO₂]max

\[ [CO_2]{max}=\frac{CO_2}{G{0d}}\times 100=\frac{21(CO_2+CO)}{21-O_2+0.395CO} \]

🔯연소 가스량 계산(G)

G 습배기가스량 G’ 건배기가스량

👆G4 이론습연소 가스량(G₀w) 

1004

\[ G=(m-0.232)A_0+\frac{44}{12}C+\frac{18}{2}H+\frac{64}{32}S+N+w \\ G=(m-0.21)A_0+22.4\times(\frac{C}{12}+\frac{H}{2}+\frac{S}{32}+\frac{N}{28}+\frac{w}{18})\]

\[ G_{0w}=8.89C+32.3(H-\frac{O}{8})+3.33S+0.8N+1.244W \\ G_{w}=(m-0.21)A_0+1.867C+11.2H+0.7S+0.8N+1.244W \\ G_{w}=(m-0.21)A_0+1.867C+0.7S+0.8N+1.244(9H+W) \]

👆G5 건연소가스량(Gd)

2202  2004 2001.1  1104

G5 건연소가스량(Gd)

\[ G_{0d}=8.89C+21.1(H-\frac{O}{8})+3.33S+0.8N \]
\[ G_d=G+B=G+(m-1)A_0 \]
\[ G_d=(m-0.21)A_0+1.867C+0.7S+0.8N \]

🔯발열량 및 연소온도 계산 📃

👆H1 고위발열량계산

19B 20B  11B 12C 1204 14C  15B

H1 고위발열량계산

$$ H_h=8100C+34000(H-\frac{O}{8})+2500S \\ H_h=H_l+600(9H+w) $$

$$ H_h=8100C+34000(H-\frac{O}{8})+2500S \\ H_h=H_l+600(9H+w) $$

$$ H_h=H_l+(발생수증기량\times 증발잠열) $$

보일러효율

$$ \eta=\frac{G_a(h_2-h_1)}{H_L\times G_f}=\frac{G_e\times 539}{H_L\times G_f}\times 100[\%] $$

$$ Q=FV\Delta t_m $$

📕 3.계측 및 제어

📘계측 및 제어

🔯연소가스 분석기기 🗄️

😽I 오르사트법

18B 18C 19A 20C

I 오르사트법 분석기

보일러 연도에서 배기가스 시료를 채취하여 분석기 내부의 성분 흡수제에 흡수시켜 체적변화를 측정하여 CO₂ – O₂ – CO 순서로 분석하는 분석기 명칭을 쓰시오.

가스크로마토그래피

🔯계측기기

✋I1 압력계

1[atm]=1.01325[bar]=101325[Pa] =1.0332[kg/cm2]=1.033[mAq]=760[mmHg]

22B*

I1 압력계

►압력계의 최고눈금은 보일러 최고사용압력의 1.5배 이상, 3배이하이므로 압력계의 최고눈금은 1~3[MPa]이 되어야 하며, 압력계 바깥지름은 100[㎜]이상으로 하여야 한다.

►압력계를 증기보일러에 부착할 때 압력계 내부의 부르동관을 보호하기 위하여 안지름(6.5[㎜])이상의 (사이펀관)또는 동등한 작용을 하는 장치를 부착하여 증기가 직접 압력계에 들어가지 않도록 하여야 한다

(진공도계산)  10A

(절대압력) 10B ( 18A 12C 16A ) 15B 12A

I1 절대압력=대기압-진공압력

$$ 1.0332-(\frac{500}{760}\times 1.0332)=0.353[kgf/cm^2\cdot a] $$

(전수두) 1202

$$ H=Z+\frac{P}{\gamma}+\frac{V^2}{2g} $$

I2 유량계

✋I2 피토관

1301  1804

I2 피토관

배관 내에 흐르는 유체의 전압과 정압을 측정하여 그 차이인 동압을 이용하여 베르누이 방정식에 의해 속도수두에서 유속을 구하고 그 값에 관로 단면적을 곱하여 유량을 측정하는 것이다.

✋I2 정압계산(피토관)

10C18A18B19C21A

2201 (1802 13041002  2101+  1903  16C 1004 (18012202 (1902)
2104 2001

I2 정압계산(피토관)

\[ V=\sqrt{2g\frac{P_t-P_s}{\gamma}} \]
\[V=\sqrt{2gh\frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}} \]
\[ \gamma(물의 비중량) : 1000[kgf/m^3] \]
\[ 1[atm]=760[mmHg]\] \[=10332[mmHO]=101.325[kPa] \]

Pt 전압 Ps정압 γ공기밀도

I2 속도,유량계산(피토관)

11C 15A 12C

I2 속도,유량계산(피토관)

교축비계산

$$ m=(\frac{D_2}{D_1})^2 $$

속도계산

\[V=C\sqrt{2\times \frac{P_t-P_s}{\rho}} =C\sqrt{2\times \frac{P_t-P_s}{\frac{\gamma}{g}}} \\ =C\sqrt{2gh\frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}}\]

Pt : 전압 Ps : 정압
γm마노미터의비중량 γ유체의 비중량
ρm마노미터액체밀도 ρ 유체밀도

유량계산

\[Q=CAv_{m}=CA\sqrt{2g\times \frac{P_t-P_s}{\gamma}}=CA\sqrt{2gh\times \frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}}=CA\sqrt{2gh\times \frac{\rho_m-\rho}{\rho}}\]

🔟건조 포화증기가 노즐 내를 단열적으로 흐를 때 출구 엔탈피가 입구 엔탈피보다 100[kcaI/kg] 만큼 감소한다. 노즐 입구에서의 속도가 10[m/s]일 때 노즐 출구에서의 속도[m/s]를 구하시오.

\[w_2=\sqrt{2gJ(h_1-h_2)+w_1^2}\]

I2 면적식유량계

10C 11C 13B 18A

I2 면적식유량계
  • 고점도 유체나 작은은 유체에 대해서도 측정이가능하다
  • 차압이 일정하여 오차의 발생이 적다
  • 압력손실이 적고, 균등 유량을 얻을수 있다
  • 슬러지나 부식성 유체의 측정이 가능하다

  • 정도가 1~2%로 정밀측정에는 부적당하다
  • 측정하려는 유체의 밀도를 미라 알아야 한다

I2 초음파 유량계

18A 21B

초음파식 유량계의 장점 4가지를 쓰시오

I2 초음파 유량계
  • 측정체가 유체와 접촉하지 않아 압력손실이 없다
  • 정확도가 높고, 대유량 측정용으로 적합하다
  • 고온, 고압, 부식성의 유체 측정이 가능하다
  • 비전도성 액체의 유량측정이 가능하다

I2 열선식유량계

15B 11C :

I2 열선식유량계

저항선에 ( 전류 )를 흐르게 하여 ( 열 )을 발생시키고 여기에 직각으로 ( 유체 )를 흐르게 하면 온도가 변화하는 변화율로부터 유속을 측정하는 방식과 유체의 온도를 전열선으로 일정온도 상승시키는데 필요한 전기량을 측정하여 유랑을 측정하는 방식으로 분류된다.

✋I4 오리피스

 ►오리피스 ” 19A 19B 11B 15A 15C

I4 오리피스

유체가 흐르는 일정한 단면을 갖는 배관중에 조리개 기구를 삽입하고, 유체를 통과시키면 조리개 전후에 연결된 U자형 액주계에서 압력차에 의한 높이차가 발생하고 이것을 측정하여 유량을 계산하는 간접식 유량계 중 차압식 유량계에 해당된다. 측정원리는 베르누이 방정식이다.

장점

➕ 구조가 간단하고 제작이 쉬워 가격이 저렴하다. ➕ 협소한 장소에 설치가 가능하다. ➕ 유량계수의 신뢰도가 크다 ➕ 오리피스 교환이 용이하다.

►계산 ” 21A 17B

I4 오리피스(계산)

교축비계산

$$ m=(\frac{D_2}{D_1})^2 $$

유량계산

$$ Q=C\times A\times \frac{1}{\sqrt{1-m^2}}\times \sqrt{2\times g\times h} $$

✋I5 노즐의속도

22C 18A21A* 21B

I5 노즐의속도

$$ w_2=\sqrt{2(h_1-h_2)+w_1^2} $$

$$ w_2=\sqrt{2\frac{k}{k-1}\times RT_1\times\{1-(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}}\}} $$

I6 마찰손실계수

2101 1102

$$ h_f=f\times\frac{L}{D}\times(\frac{V^2}{2g}) $$

I7 온도계

😽I7 온도계의 측정원리

  ” 11B 19B 20A

I7 온도계의 측정원리
  • 바이메탈 : 선팽창계수가 다른 2종류의 앏은 금속판을 결합시켜 온도변화에 따라 구부러지는 정도가 다른 점을 이용
  • 전기저항식 : 온도가 올라가면 금속제의 저항이 증가하는 원리를 이용
  • 방사온도계 : 측정대상물체에서의 전방사에너지(복사에너지)를 렌즈 또는 반사경으로 열전대와 측온접점에 모아 열기전력을 측정하여 온도를 측정

12B 21A*

접촉식온도계

1704

● 열팽창 : 유리제 봉입식 온도계, 바이메탈 온도계, 압력식 온도계 ● 열기전력 : 열전대 온도계 ● 저항변화 : 저항온도계, 서미스터 ● 상태변화 : 제게르콘, 서머힐

비접촉식온도계

광고온계, 광전관 온도계, 색온도계 방사 온도계

😽I7 열전대(연안강경)

19A (13022003

I7열전대(구비조건)
  • ❶ 열기전력이 크고, 온도상승에 따라 연속적으로 상승할 것
  • ❷ 열기전력의 특성이 안정되고 장시간 사용해도 변형이 없을 것
  • ❸ 기계적 강도가 크고 내열성, 내식성이 있을 것
  • ❹ 재료의 구입이 쉽고(경제적이고) 내구성이 있을 것
  • ● 재생도가 크고 가공이 용이할 것
  • ● 전기저항, 온도계수와 열전도율이 낮을 것

형식명칭측정범위
K크로멜-알루멜-20~1200[℃]
R백금-백금로듐0~1600[℃]
T동-콘스틴탄-180~350[℃]
J철-콘스틴탄-20~800[℃]

😽I8 습도계

10C 13B 14C 20B 11B 14A 18A 12A

I8 습도계의종류

● 모발습도계 ● 전기저항식 습도계 ● 광전관식 노점계 ● 가열식 노점계(듀셀 노점계)

I8 습도계

수증기분압

\[ P_w=P_{ws}-\frac{P}{1500}\times(t-t’)\]

상대습도

\[ \phi=\frac{P_w}{P_s}\times 100 \]

절대습도

\[ X=0.662\times\frac{P_w}{760-P_w} \]

😽 I9 비중계

11A

I9 비중계
\[\rho=\frac{m}{V}\]

\[\rho_1=\frac{m}{V}=\frac{m}{h_1\times A}\]


🔯자동제어 🗄️

https://en.cq4l.com/자동제어

😽J1 자동제어

 ” 21A 19C 10B 15B

J1 자동제어(비례,적분,미분)

●비례동작(P) : 조작부를 편차의 크기에 비례하여 움직이게 하는 동작 외란이 있으면 잔류편차가 발생한다. 비례동작으로 동작신호에 대하여 조작량의 출력변화가 일정한 비례관계에 있는 제어동작으로 외란이 있으면 잔류편차가 발생한다.

●적분동작(I) : 제어량에 편차가 생겼을 때 편차의 적분차를 가감하여 조작단의 이동속도가 비례하는 동작으로 잔류편차가 제거되지만 진동하는 경향이 있어 제어의 안정성이 떨어진다.

●미분동작(D) : 조절계의 출력 변화가 편차의 변화속도에 비례하는동작 조작량이 동작 신호의 미분치에 비례하는 동작으로 제어량의 변화 속도에 비례한 정적동작을 한다. 일반적으로 진동이 제거되어 빨리안정되며 비례동작과 함께 사용된다.

● 비례적분동작(PI)

● 비례적분미분동작(PID)

● 비례미분동작(PD)

비례동작의 특징

2004 (1701 1201)

자동제어 연속 제어동작 중 비례동작의 특징 4가지를 설명하시오.

J1 자동제어(비례동작의 특징)
  • 동작신호에 대하여 조작량의 출력변화가 일정한 비례관계에 있는 제어동작이다.
  • 외란이 있으면 잔류편차(off set)가 발생한다
  • 반응온도 제어 보일러 수위제어 등과 같이 부하 변화가 작은 곳에 사용된다.
  • 비례대를 좁게 하면 조작량(밸브의 움직임)이 커진다.  
  • 비례대가 좁게 되면 2위치 동작과 같게 된다.

😽J2 자동제어(시퀀스,피드백,인터록)

10B11A12A15A16A
19A20C20A18B20C

J2 자동제어(시퀀스,피드백,인터록)

❶ 시퀀스 제어 : 미리 정해진 순서에따라 다음 동작이 연속으로 이루어지는 제어로 자동판매기, 보일러의 점화 등이 있다. ❷ 피드백 제어 : 제어량의 크기와 목표값을 비교하여 그 값이 일치하도록 되돌림 신호를 보내어 수정동작을 하는 제어방식 ❸ 인터록제어 : 보일러의 안전한 운전을 위하여 어떤 일정한 조건이 충족되지 않으면 다음 단계의 동작이 작동하지 못하도록 저지하는 제어방식

😽J3 인터록

10A 20B 17A18C 21A 16B

J3 인터록

어떤 일정한 조건이 충족하지 않으면 다음 단계의 동작이 작동하지 못하도록 저지하는것으로 보일러의 안전한 운전을 위하여 반드시 필요한 것이다.

● 저수위 인터록 보일러 수위가 안전 저수위에 도달할 때 전자밸브를 닫아 보일러 기동을 정지시키는 역할을 한다 ● 압력초과 인터록 증기압력이 일정 압력에 도달할 때 전자밸브를 닫아 보일러의 가동을 정지시키는 역할을 한다 ● 불착화 인터록 버너 착화 시 점화되지 않거나 운전 중 실화가 될 경우 전자밸브를 닫아 연료공급을 중지하여 보일러 가동을 정지시키는 역할을 한다.

● 저연소 인터록 보일러 운전 중 연소상태가 불량하거나 저연소 상태로 유량조절밸브가 조절되지 않으면 전자밸브를 닫아 보일러 가동을 정지시킨다

● 프리퍼지 인터록 점화 전 일정시간동안 송풍기가 작동되지 않으면 전자밸브가 열리지 않아 점화가되지않는다. 보일러를 가동하기 전에 노 내와 연도에 체류하고 있는 가연성 가스를 배출시켜 점화 및 착화 시에 폭발을 방지하여 안전한 기동을 위한 것

😽J4 자동제어(주의점-신불범응)

1001 1101 1102 1704 1301  1801 16A

J4 자동제어(주의점-신불범응)

● 제어동작이 신속하게 이루어지도록할것 ● 제어동작이 불규칙한 상태가 되지않도록 할것 ● 잔류편차가 허용되는 범위를 초과하지 않도록 할것 ● 응답의 신속성과 안정성이 있도록할것

🔯보일러 자동제어

😽J5 보일러 자동제어

 10C 19A 20A 21A 22B

명칭제어량조작량
급수제어(FWC)보일러 수위급수량
증기온도제어(STC)증기온도전열량
자동연소제어(ACC)노내압, 증기압력연소가스량, 공기량, 연료량
증기압력제어(SPC)증기압력연료공급량, 연소용 공기량

7️⃣ 저수위 차단장치(저수위 경보장치)의 기능 3가지를 쓰시오.

® 급수의 자동조절 ® 저수위 경보 ® 연료의 차단신호 발신

📕 4.에너지 실무

🔯K 보일러 급수처리 🗄️

연화제, 이온교환법 1502

🍀K1 청관제(피취연조탈밍)

15A 18A 22B

보일러수 내처리 방법 중 청관제를 사용하는 목적 4가지를 쓰시오.

K1 청관제의 기능(피치연조탈밍)
  • 보일러수의 pH조정
  • 가성화 방지
  • 보일러수의 
  • 슬러지
  • 보일러수의 산소
  • 방지

🍀K2 탈산소제

(단답) 15C 19A 21B

(계산) 10A 14A

보일러 보급수 2000[톤] 중에 용존산소가 9[ppm] 용해되어 있을 때 이를 제거하기 위하여 아황산나트륨(Na₂SO₃)은 몇 [g]이 필요한가?

K2 탈산소제

아황산나트륨, 히드라진, 타닌

$$ 2Na_2SO_3+O_2→2Na_2SO_4 $$

$$ (2000\times10^6)\times\frac{9}{10^6}=18000[g] $$

$$ 2\times 126[g]:32[g]=x[g]:18000[g] $$

$$ x=\frac{2\times 126\times 18000}{32}=141750[g] $$

🍀K3 보일러의 부식

16C19B22A
K3 보일러의 부식

보일러 물의 pH가 낮게 유지되어 약산성이 되면 약알칼리성의(수산화제1철)은 철과 물로 중화 용해 되면서 그 양이 감소하면 보일러 드럼의 철이 물과 반응하여 그 감소량을 보충하는 방향으로 반응이 진행되기 때문에 강으로부터 용출되는 철이 양이 많아져 부식이 발생하게 된다. 보일러 물에 용존산소가 존재하고 물의 온도가 고온이 되면 (수산화제1철Fe(OH)₂)은 용존산소와 반응하여 (수산화제2철Fe(OH)₃)로 산화된다.

🍀K4 가마울림현상(수밸량면2)

18A 22C 17A 14C

가마울림 현상의 방지대책 4가지를 쓰시오.

K4 가마울림현상 (수밸량면2)
  • ❶ 연료 속에 함유된 수분이나 공기는 제거한다
  • ❷ 연료량과 공급되는 공기량의 밸런스를 맞춘다
  • ❸ 무리한 연소와 연소량의 급격한 변동은 피한다
  • ❹ 연도의 단면이 급격히 변화하지 않도록 한다
  • ● 2차 연소를 방지한다
  • ● 2차 공기를 가열하여 통풍조절을 적정하게 한다
  • ● 노 내의 연도 내에 불필요한 공기가 유입되지 않도록 한다
  • ● 연소실내에서 완전연소시킨다
  • ● 연소실이나 연도를 연소가스가 원활하게 흐르도록 개량한다

🍀K5 수위 검출기구에 적용되는 방식

2104

플로트식, 전극식, 열팽창식, 차압식

🔯보일러가동 전 점검사항

🔯보일러 운전 중 점검 및 조작

👍K6 스프링식 안전밸브

16B 21A 20A ” ” 18A ” ” 18A

K6 스프링식 안전밸브

증기 누설 원인

❶ 작동압력이 낮게 조정되었을 때
❷ 스프링의 장력이 약할때
❸ 밸브디스크와 밸브 시트에 이물질이 있을때
❹ 밸브 시트가 불량일 때
● 밸브 축이 이완되었을 때

안전밸브의 미작동원인

❶ 스프링의 탄력이 강하게 조정된 경우
❷ 밸브 시트의 구경. 밸브 각의 사이틈이 적은 경우
❸ 밸브 시트의 구경 밸브 각의 사이틈이 많은 경우
❹ 열 팽창 등에 의하여 밸브각이 밀착된 경우
❺ 밸브각이 뒤틀리고 고착된 경우

보일러에 설치된 스프링식 안전밸브의 미작동 원인 5가지를 쓰시오

K6 스프링식 안전밸브
  • 스프링의 탄력이 강하게 조정된 경우
  • 밸브 시트의 구경 밸브 각의 사이틈이 적은 경우
  • 밸브 시트의 구경 밸브 각의 사이틈이 많은 경우
  • 열 팽창 등에 의하여 밸브각이 밀착된 경우
  • 밸브각이 뒤틀리고 고착된 경우

🔯보일러정지

🔯보일러 손상 및 사고방지

🍀O1 프라이밍 포밍현상

1004  1204

포밍 10C 12C

조치사항 ● 연료를 차단한댜(줄인다) ● 공기를 차단한다(줄인다) ● 주증기 밸브를 닫고. 수위를 안정시킨다. ● 급수 및 분출작업 반복한다 ● 계기류를 점검한다

방지대책 ● 보일러수를 농축시키지 않는다. ● 과부하가 되지 않도록 한다 ● 주중기 밸브를 급격히 개방하지 않는다. ● 보일러수 중의 불순물을 제거한다 ● 비수방지관을 설치한다. ● 수위를 고수위로 하지 않는다.

프라이밍(priming) 현상의 발생원인

15C

O2 보일러 이상현상(프라이밍)
  • 보일러 관수가 농축되었을 때
  • 보일러수위가높을때
  • 송기 시 주중기 밸브를 급개하였을 때
  • 보일러 증발능력에 비하여 보일러수의 표면적이 작을 때
  • 부하의 급격한 변화 및 증기발생 속도가 빠를 때
  • 청관제 시용이 부적합할 때

🍀O2 이상현상

10A 16A 17C 21C (원인)

O2 보일러 이상현상
  • 프라이밍(priming) 현상 : 급격한 증발현상으로 동수면에 작은 입자의 물방울이 증기와 혼입하여 튀어 오르는 현상 
  • 포밍(foaming) 현상 : 동저부에서 작은 기포들이 수면상으로 오르면서 물거품이 발생하여 수면에 달걀모양의 기포가 덮이는 현상
  • 캐리오버(carry over) 현상 : 프라이밍, 포밍 현상에 의하여 발생된 물방울이 증기 속에 섞여 관내를 흐르는 현상으로 기수공발, 비수현상이라 한다

🍀O2 보일러에서 이상증발을 초래하는 원인

22C

O1 이상증발

● 주증기밸브를 급개할 때 ● 고수위 운전시 ● 증기 부하가 과대할때 ● 보일러수에 불순물 다량 함유시 ● 보일러수의 농축시 ● 증기압력을 급격히 강하시킨 경우

🍀O3 캐리오버

13B 14A 20C

20A 17A. 10B

보일러에서 비수[기수공발(캐리오버)] 발생원인 5가지를 쓰시오.

O3 캐리오버

보일러 운전 중 수분 일부가 증기와 함께 취출되는 현상으로 프라이밍, 포밍현상이 발생할 때 나타나는 현상

❶ 보일러수를 농축시키지 않는다
❷ 보일러수 중의 불순물을 제거하다
❸ 주증기 밸브를 급격히 개방하지 않는다
❹ 과부하가 되지 않도록 한다
● 수위를 고수위로 하지 않는다 
● 비수방지관을 설치한다

🍀O4 캐비테이션(cavitation)현상을 방지하는 방법

21B 11B 17C

O4 캐비테이션

❶ 펌프의 위치를 낮춰 흡입양정을 짧게 한다 ❷ 수직축 펌프를 사용하여 회전차를 수중에 완전히 잠기게 한다 ❸ 양흡입 펌프를 사용한다 ❹ 펌프의 회전수를 낮춘다 ● 두대 이상의 펌프를 사용한다.

🍀O5 수격작용

21B  16A  11A

O5 수격작용

배관 내부에 체류하는 응축수가 송기 시에 고온 고압의 증기에 의해 배관을 심하게 타격하여 소음을 발생하는 현상으로 배관 및 밸브류가 파손될 수 있다

❶ 주증기 밸브를 서서히 개방할것 ❷ 캐리오버를 방지할것 ❸ 증기배관의 보온을 철저히 할 것 ● 응축수가 체류하는 곳에 증기트랩을 설치할 것 ● 드레인 빼기를 철저히 할 것 ● 송기 전에 소량의 증기로 배관을 예열할 것(난관조작)

🍀O6 기수분리기

15A 19C

O6 기수분리기

공급되는 증기 중에 포함되어 있는 수분을 제거하여 증기의 건도를 높여 건조 증기만 설비에 공급되도록 하는 기기

● 증기 속에 혼입된 수분을 분리하여 수격작용을 방지한다 ● 습증기 발생을 방지하여 증기의 건도를 높인다. ● 증기관 내의 마찰손실을 감소시킨다 ● 증기관의 부식을 방지한다.

수관식 보일러 기수드럼에 부착하여 송수관을 통하여 상승하는 증기 속에 혼입된 수분을 분리하는 기수분리기의 종류 4가지를 쓰시오.

20C (18A 12A) “

O6 기수분리기
  • 사이클론형 : 원심 분리기를 사용,
  • 스크러버형 : 파형의 다수 강판을 조합한것,
  • 건조스크린형 : 금속망판을 이용한 것,
  • 배플형 : 급격한 방향 전환을 이용한 것,
  • 다공판형

설치목적

🔯보일러 보존

🍀P1 슈트블로(soot blow)

2004 (2003)  1702

보일러 전열면 외측 또는 수관 주위에 부착된 그을음이나 연소 잔재물등을 증기나 공기를 분사시켜 제거하여 연소열 흡수를 양호하게 유지할 수 있도록 해 주는 장치

🍀P2 증기감압밸브

22C 18B (근스기패압) 19B

P2 증기감압밸브 (근스기패압)

보일러에서 발생된 고압의 증기를 저압의 증기로 만들고, 부하측의 증기압력을 일정하게 유지시키고, 부하변동에 따른 증기의 소비량을 절감시킨다.

피스톤식, 다이어프램식, 벨로즈식

  • 감압밸브는 가능한 사용처에 가깝게 설치한다.
  • 감압밸브 입구측에 반드시 스트레이너를 설치한다
  • 감압밸브 앞에서 기수분리기 또는 스팀트랩에 의해 응축수가 제거되도록 한다
  • 감압밸브 앞에 사용되는 리듀서는 편심리듀서를 사용한다
  • 바이패스 배관 및 바이패스 밸브를 설비하여 고장 등에 대비한다
  • 감압밸브 입구 및 출구측에 압력계를 설치하여 입출구 압력을 확인할 수 있도록 한다
  • 감압밸브 전 후 배관의 관경 선정에 주의하여야 한다

🍀P3 바이패스

17A 20C 18A 10A 13C

P3 바이패스

배관 중에 유량계, 수량계, 감압밸브, 순환펌프 등의 설치 위치에 고장, 보수등에 대비하여 설치하는 우회배관이다

🍀P4 역화의 원인

17B

P4 역화의 원인
  • 연도댐퍼의 개도를 너무 좁힌 경우
  • 연도댐퍼가 고장이 나서 폐쇄된 경우
  • 압입통풍이 너무 강한경우
  • 흡입통풍이 부족한 경우
  • 평형통풍인 경우 압입 흡입의 두 통풍 밸런스가 유지되지 못하는 경우
  • 불완전 연소의 상태가 두드러진 경우
  • 보일러 용량 이상으로 연소량을 증가시키는 무리한 연소를 한 경우
  • 연료공급량 조절장치와 고장 등으로 인하여 분무량이 급격히 증가한 경우
  • 연소실벽이나 노상 또는 버너 타일에 카본이 다량으로 부착된 경우
  • 연소량을 증가시킬 경우는 공급공기량을 증가시키고 나서 연료량을 증가시키고 반대로 연소량을 감소시킬 경우에는 우선 연료걍을 감소시키고 나서 공급공기량을 감소시켜야 하는데 그 반대로 조작한경우

🍀P5 고온부식

18B 13B

P5 고온부식

● 연료를 전처리하여 바나듐 성분을 제거할 것 ● 전열면의 온도가 높아지지 않도록 설계할 것 ● 전열면의 표면에 보호피막 형성 또는 내식성 재료를 사용한다 ● 연료에 첨가제를 사용하여 바나듐의 융점을 높인다 ● 부착물의 성상을 바꾸어 전열면에 부착하지 못하도록 한다

🍀P6 저온부식

22B* 21A* 20A 18A 11B

P6 저온부식

연료 중에 함유된 유황분이 연소되어 (아황산가스(SO₂))가 되고 이것이 다시 (오산화바나듐(V₂O₅))의 촉매작용에 의하여 과잉공기와 반응하여 일부분이 (무수황산(SO₃))이 되고 이것이 연소가스 중의 (수증기(H₂O))와 화합하여 (급수예열기나 공기예열기) 등과 같은 저온의 전열면에 응축되어 황산(H₂SO₄)이 되어서 심한 부식을 일으키는 것이다.

방지대책

P6 저온부식 방지대책

● 연소가스를 노점이상으로 유지한다 ● 연료중 황을 제거한다 ● 무수황산을 다른 생성물로 변경시킨다. ● 첨가제를 첨가하여 황산증기의 노점온도를 낮춘다 ● 과잉공기를 적게하여 배기가스중 산소를 감소시킨다.

22C*

🍀 보일러 보급수 2,000 톤 중에 용존산소 농도가 9 ppm인 경우, 이를 제거하기 위해 아황산나트륨 (Na₂SO₃)을 얼마나 필요할까요? 

$$ 2000\times10^{6} \times 9\times10^{-6}=18000[g] \\ 2126:32=x:18000 \\ x=\frac{2126*1800}{32}=141750[g] $$

2Na₂SO₃+O₂→Na₂SO₄

🔯신에너지 및 재생에너지

🍀Q1 신에너지, 재생에너지

2102 2002 1702  1504 1302  1202

1103  1301

● 신에너지 : 수소에너지, 연료전지, 석탄을 액화, 가스화한 에너지, 중질잔사유를 가스화한 에너지

기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 수소, 산소 등의 화학반응을 통하여 전기 또는 열을 이용하는 에너지

● 재생에너지 : 태양에너지, 풍력, 수력, 해양에너지, 지열에너지

햇빛, 물, 지열(地熱), 강수(降水), 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지로서 다음 어느 하나에 해당하는 것을 말한다.

● 해양에너지에 관련된 신재생에너지 종류 2가지를 쓰시오.

조수, 파도, 해류, 온도차

● 바이오에너지의 범위
생물유기체를 변환시킨 바이오가스, 바이오에탄올, 바이오액화유 및 합성가스 쓰레기 매립장의 유기성 폐기물을 변환시킨 매립지 가스 동물·식물의 유지를 변환시킨 바이오디젤 생물유기체를 변환시킨 땔감, 목재칩 펠릿 및 목탄 등의 고제연료

🍀Q2 연료전지에 사용되는 재료

1602 1104 2001

수소, 천연가스, 나프타, 메탄올

🔯에너지진단

📕 5.열역학 및 유체역학

📘에너지실무

에너지이용/진단하기

에너지관리하기

에너지안전 관리하기

🔯열역학 🗄️

단위

길이(m), 질량(kg), 시간(s), 전류(A), 물질량(mol), 온도(K), 광도(cd)

절대단위, 공학단위

힘(N)

일(N*M=J)과 에너지

동력(W=J/s)

온도(273+)

압력 1[atm]=760[mmHg] =10332[kgf/m2] =101325[N/m2][Pa]=1.01325[bar] =14.7[lb/in2]=14.7[psi]

열량

1[kcal]

열용량과 비열

[kcal/℃]

현열과 잠열

Q=mCΔt

Q=mr

열에너지

엔탈피

h=U+Pv

엔트로피

열역학법칙

열역학0법칙

열평형의법칙

열역학1법칙 에너지보존의법칙

열역학2법칙

엔트로피 법칙, 비가역법칙

열역학3법칙 절대영도 불가능의 법칙

비중 밀도 비체적

비중=기체분자량/공기의평균분자량

가스밀도=분자량/22.4

가스비체적=22.4/분자량=1/밀도

기체의 상태

보일의법칙

$$ P_1V_1=P_2V_2=C(일정) $$

샤를의법칙

$$ \frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}=C(일정) $$

보일-샤를의법칙

$$ \frac{P_1V_1}{T_1}=\frac{P_2V_2}{T_2}=C(일정) $$

🍀이상기체 상태방정식

$$ PV=nRT $$

증기

증기의유동

🔯N 관련사이클

카르노사이클
카르노사이클

N1 카르노사이클

📃  12B 20A 22B

  • 카르노 사이클을 구성하는 과정 : 등온팽창→단열팽창→등온압축→단열압축
N1 카르노사이클

$$ \eta=\frac{W}{Q_1}=1-\frac{Q_2}{Q_1}=1-\frac{T_2}{T_1} $$

$$ \Delta S_1=\frac{Q_1}{T_1}(엔트로피) $$

$$ W_2=Q_2=\frac{T_2}{T_1}\times Q_1 $$

$$ Q_1=m\times P_3 \times v_3\times\ln\frac{v_3}{v_4}=m\times R \times T_H\times \ln\frac{P_3}{P_4} $$

오토사이클
오토사이클

N2 오토사이클 📃

2104

적용 : 가솔린기관의 기본 사이클

구성 : 2개의 등적과정과 2개의 등엔트로피과정

과정 : 1-2가역 단열(등엔트로피)압축, 2-3가역 정적가열, 3-4가역 단열(등엔트로피)팽창, 4-1가역 정적방열

전기점화기관(불꽃점화기관)의 이상적 사이클이다.

열효율

$\eta_o=\frac{유효한일}{공급열량}=\frac{W}{Q}=\frac{공급열량-방출열량}{공급열량}=\frac{mC_V(T_3-T_2)-mC_V(T_4-T_1)}{mC_V(T_3-T_2)}$

$=1-\frac{T_4-T_1}{T_3-T_2}=1-(\frac{1}{\epsilon})^{k-1}$

열효율은 압축비만의 함수이다

열효율은 공급열량과 방출열량, 작동유체의 비열비와 압축비에 의해서 결정된다

열효율은 작동유체의 비열비가 클수록 증가한다

4행정기관은 2행정기관보다 열효율이 높다

카르노사이클의 열효율보다 낮다.

N3 스털링 사이클

2101

랭킨사이클
랭킨사이클

✋N4 랭킨사이클

19C 18A 18C* 17C 16A

(증기 사이클 또는 베이퍼 사이클)

단열압축→정압가열→단열팽창→정압냉각

  • 랭킨 사이클의 열효율
\[\eta_R=\frac{W_{net}}{Q_1}=\frac{h_3-h_4}{h_3-h_1}\]
\[\eta_R=1-\frac{Q_2}{Q_1}=1-\frac{h_4-h_1}{h_3-h_2}\]

랭킨사이클의 열효율 향상요인

  • 고대 : 초온, 초압, 보일러 압력, 고온측과 저온측의 온도차, 사이클 최고온도, 과열도(증기가 고온으로과열될수록 출력 증가)
  • 저소 : 응축기(복수기)의 압역(배압)과 온도
  • 재열기를 사용한 재열 사이클(2유체 사이클)에 의한 운전

응축기의 압력을 낮출 때 나타나는 현상

  • 고대 : 이론 열효율이 향상된다
  • 저소 : 터빈출구의 증기건도, 응축기의 포화온도, 응축기 내의 절대압력, 배출열량

랭킨사이클의 특징

  • 랭킨사이틀에도 단점이 존재한다
  • 카르노 사이클에 가깝다
  • 포화수증기를 생산하는 핵동력장치에 가깝다.

►랭킨 사이클로 작동되는 터빈에 4[MPa] 400[℃]
과열증기가 2[kg/s]로 공급되어 터빈에서 등엔트로피 팽창한 후 15[kPa]이 되었다. 다음 표를 이용하여 물음에 답하시오. 22A 22C

(단, 터빈에서 실제로 발생되는 동력은 1.5[MW]이고, 펌프의 소요동력은 무시한다)

(1)터빈 출구의 건조도를 구하시오

(2)터빈의 효율[%]을 구하시오

● 건조도(x3) (비엔트로피)

\[ x_3=\frac{s_2-s_3′}{s_3”-s_3′} \]

● 비엔탈피(h3)

\[ h_3=h_3’+x_3\times(h_3”-h_3′) \]

● 터빈 출력 계산

\[ W_T=m\times(h_2-h_3) \]

● 효율 ” 18A 11C

랭킨사이클로 작동하는 증기원동소에서
터빈 입구의 과열증기 온도는 500[℃], 압력은 2[MPa]이며, 터빈 출구의 압력은 5[kPa]이다. 펌프일을 무시하는 경우 이 사이클의 열효율[%]을 계산하시오.
(단. 터빈 입구의 과열증기 엔탈피는 3465[kJ/kg]이고, 터빈 출구의 엔탈피는 2556[kJ/kg]이며, 5[kPa]일 때 급수엔탈피는 135[kJ/kg]이다.)

N4 랭킨사이클(효율)

\[ \eta=\frac{W_T}{Q_1}\times 100=\frac{h_2-h_3}{h_2-h_4}\times 100 \]

\[ \eta=\frac{W_T}{Q_1}\times 100=\frac{h_2-h_3}{h_2-h_4}\times 100 \]

\[ \eta_R=\frac{(h_2-h_3)-(h_1-h_4)}{h_2-h_1}\times 100 \]

\[ (h_2-h_3)\times m=860\times 발생전력량 \]

👆N5 습증기엔탈피계산

   11B 12A 14A 15C 18C* 20C

N5 습증기엔탈피계산

$$ h_2=h’+(h”-h’)\cdot x \\ h’포화수엔탈피,\ h”건포화증기엔탈피,\ x건도 $$

✋N6 재생사이클 재열사이클

20C 19A  17C 16C 18C

N6 재생사이클 재열사이클

● 재열사이클 : 증기의 초압을 높이면서 팽창후의 증기 건조도가 낮아지지 않도록한 것으로 효율증대보다는 터빈의 복수장해를 방지하여 수명연장에 주안점을 둔 사이클

● 재생사이클 : 팽창 도중의 증기를 터빈에서 추출하여 급수의 가열에 사용하는 사이클로 열효율이 랭킨 사이클에 비해 증가한다

✋N7 폴리트로픽

1901 2104

산소의 정압비열(Cp)

$$ C_p-C_v=R=\frac{8.314}{M} $$

산소의 비열비(k)

$$ k=\frac{C_p}{C_v} $$

$$ C_p-C_v=R=\frac{8.314}{M}[kJ/kg\cdot K] $$

공업일(압축일)

$$W_t=-\int Vd P=n_1W_2$$

$$ W_t=\frac{n}{n-1}GR(T_1-T_2) $$

절대일(팽창일)

$$_1W_2 =\int Pd V=P_1V_1^n\int^2_1(\frac{1}{V})^n dV$$

$$=\frac{1}{n-1}(P_1V_1-P2V_2)$$

$$=\frac{P_1V_1}{n-1}(1-\frac{P_2V_2}{P_1V_1}) =\frac{P_1V_1}{n-1}(1-\frac{T_2}{T_1})$$

$$=\frac{mRT}{n-1}[1-(\frac{T_2}{T_1})$$

$$=\frac{mRT}{n-1}[1-(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{n-1}{n}}]$$

$$=\frac{mR}{n-1}(T_1-T_2)$$

$$ W_a=m\times \frac{R}{n-1}\times(T_1-T_2) $$

NE 엔트로피의 변화

15C 18C* 16B 13C 17C 11C

1504 1804 (1602 11031704

$$ \Delta S=mC_n\ln\frac{T_2}{T_1}=mC_v(\frac{n-k}{n-1})\ln\frac{T_2}{T_1} $$

\[=mC_v(n-k)\ln\frac{V_1}{V_2} =mC_v(\frac{n-k}{n})\ln\frac{P_2}{P_1}\]

\[\frac{T_2}{T_1}=(\frac{V_1}{V_2})^{n-1}=(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{n-1}{n}}\]

\[\frac{T_2}{T_1}=\frac{273+300}{273+27}=1.91\]

\[(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{n-1}{n}}=(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{1.3-1}{1.3}}=(\frac{P_2}{P_1})^{0.230}\]

\[1.91=(\frac{P_2}{P_1})^{0.230} \\ \frac{P_2}{P_1}=^{0.230}\sqrt{1.91} \\ P_2=P_1\times^{0.230}\sqrt{1.91}=1.67[MPa]\]

✋N8 COP

11B  14B

N8 냉동능력, 성능계수(COP)

$$ COP=\frac{(냉각수량\times 비열\times입출구온도차)-(입력전원\times 860)}{입력전원\times 860} $$

✋N9 냉매순환(압응수팽증)

22C 11A 16A 12A

N9 냉매순환(압응수팽증)

압축기→( 응축기 )→( 수액기 )→( 팽창밸브 )→( 증발기 )→압축기

N0 단열압축

10A 14A 20B
기체상수 8.314[kJ /kmol・K]→1.987[kcal/kmol・K] 4.184[J]=1[cal]

N0 단열압축

$$ \frac{T_2}{T_1}=(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}} $$

$$ T_2=T_1\times(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}}=(273+25)\times(\frac{10}{1})^{\frac{1.4-1}{1.4}} \\ =575.347[K]-273=302.347[℃] $$

🔯유체역학 🗄️

🔯유체흐름

관마찰손실(압력손실)

$$ h_f=f\times \frac{L}{D}\times\frac{V^2}{2g} $$

5️⃣ 온도 27[°C], 압력5[bar]에서 비체적이 0.168[m3/kg]인 이상기체의 기체상수 [kJ/kg ·K] 는 얼마인가? (단. 압력은 절대압력이다)

$$ PV=GRT \ \ v=\frac{V}{G} $$

$$ R=\frac{PV}{GT}=\frac{V}{G}\times \frac{P}{T}=v\times\frac{P}{T} $$

$$ =0.168\times\frac{(\frac{5}{101325}\times101.325)}{273+27}=0.28[kJ/kg K] $$


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