에너지 12년기출A

1️⃣자동제어(시퀀스,피드백,인터록)

미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 진행하는 제어방식의 명칭을 쓰시오.

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

👍D9 복사전열량, 대류전열량

2️⃣외기온도 30[°C]일 때 표면온도 230[°C]인 관 표면에서 방사에 의한 전열량은 자연대류에 의한 전열량의 몇 배가 되는지 계산하시오. (단, 방사율은 0.9, 스테판-볼츠만 상수는 5.67[W/m²·K⁴], 대류열전달계수는 13.96[W/m²·K]이다.)

● 관 표면적 1[m²]당 방사 전열량 계산

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

$$ Q_1=\epsilon C_b\{(\frac{T_1}{100})^4-(\frac{T_2}{100})^4\} $$

$$ =0.9\times 5.67\times \{(\frac{273+230}{100})^4-(\frac{273+30}{100})^4\} \\ =2836.485[W/m^2] $$

● 관 표면적 1[m²]당 대류 전열량 계산

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

$$ =13.96\times \{(273+230)-(273+30)\}=2792[W/m^2] $$

● 전열량 비교

$$ 전열량비=\frac{방사전열량}{자연대류전열량}=\frac{2836.485}{2792}=1.015 $$

3️⃣습증기엔탈피

압력이 20[kgf/㎠], 건도가 95[%]인 습포화증기를 시간당 2000[kg]을 발생하는 보일러에 매시간 저위발열량이 9750[kcal/kg]인 연료 150[kg]이 공급된다. 이 보일러의 효율[%]은 얼마인가?

(단, 20[kgf/㎠]의 포화수 엔탈피는 215.82[kcal/kg], 건포화증기의 엔탈피는 668.5[kcal/kg]이고, 급수온도는 50[°C]이댜)

N5 습증기엔탈피계산

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

●👆N5 습포화증기 엔탈피 계산

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

$$ = 215.82+{(668.5 -215.82)\times 0.95} = 645.866[kcal/kg] $$

●👍C4 보일러 효율[%] 계산

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

$$ =\frac{2000\times(645.87-50)}{150\times 9750}\times 100 =81.486[\%] $$

4️⃣열저항

면적4[m²], 두께가 60[㎜], 평균 열전도율이 0.6[kcal/h·m·K]인 보온재에서 열저항[h·K/kcal]은 얼마인가?

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

$$ R’=\frac{b}{\lambda}\times\frac{1}{F}=\frac{0.06}{0.6}\times\frac{1}{4}=0.025[h K/kcal] $$

$$ Q=\frac{1}{\frac{b_1}{\lambda_1}}\times F\times \Delta t $$

$$ K=\frac{1}{\frac{0.06}{0.6}}=10 $$

5️⃣

[보기]에 주어진 냉난방 장치 중에서 효율적인 면에서 가장 유리한 것은? 전기, 히트펌프, 석유

히트펌프

6️⃣화염검출장치

보일러 연소실 내의 연소 상태를 감시하여 실화 및 소화 시 연료 전자밸브를 차단하여 미연소 가스로 인한 폭발사고를 방지하는 안전장치이다

(1)이 장치의 명칭을 쓰시오.
(2)종류 3가지를 쓰시오.

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

7️⃣자동제어

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.

8️⃣과열증기

과열증기 사용 시 장점 4가지를 쓰시오.

B6 과열증기

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

피가열물의 온도분포가 달라져 제품의 질이 저하된다
장치의 온도분포가 일정하지 않아 큰 열응력이 발생할 수 있다
대기나 공간에 분사가 이루어지면 과열증기가 잠열을 방출하기 전에 대기로 달아나므로 증기의 열손실이 발생할 수 있다.

9️⃣

교토 의정서에 대하여 설명하시오. @1997년 12월 일본 교토에서 개최된 유엔기후변화협약 제3차 당시국 총회에서 채택되고 2005년 2월 16일 공식 발효됐다. 선진국 38개국은 1990년을 기준으로 2008~ 2012년까지 평균 5.2[%]의 온실가스를 감축하여야 한댜 지구 온난화를 유도하는온실가스는 이산화탄소(CO2). 메탄(CH.1)_. 아산화질소(N20)． 괴불화탄소(PFCs)． 수소불화탄소(HFCs)． 육불화황(SF6) 등 6가지로 배출량을 감축해야 하며. 배출량을줄이지 않는 국가에 대해서는 비관세 장벽을 적용하게 된댜

🔟기수분리기

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

O6 기수분리기

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

👍D9 복사전열량

1️⃣1️⃣무한히 큰 평판이 [보기]와 같은 조건으로 서로 평행한 경우 단위 면적당 복사 전열랑[W/m2]은 얼마인가? -고온부의 온도(t1) : 1000[℃], 복사율복사능 : 0.5 -저온부의 온도(t2) : 500[℃], 복사율복사능 : 0.9 -고온부 및 저온부 각각의 평판 면적(F) : 5[m2] -스테판 볼츠만 상수(CJ) : 5.67X 10-8 [W/m2·K4]

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

$$ =(5.67\times10^{-8})\times\frac{1}{\frac{1}{0.5}+\frac{1}{0.9}-1} \times((273+1000)^4-(273+500)^4) \\ =60942.532[W/m^2] $$

1️⃣2️⃣

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

PV=GRT

v=V/G

$$ R=\frac{PV}{GT}=\frac{V}{G}\times\frac{P}{T}=v\times\frac{P}{T} \\ =0.168\times\frac{(\frac{5}{1.01325}\times101.325)}{273+27}=0.28[kJ/kg K] $$

1️⃣

수소(H2)가 많은 연료를 사용할 때 배기가스 중 어떤 성분이 증가하는가?

수증기

2️⃣냉매순환

터보형 냉동기의 사이클 순환과정을 쓰시오.

N9 냉매순환(압응수팽증)

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

3️⃣습도계

다음 물음에 답하시오.

(1)습도계의 종류 3가지를 쓰시오.

(2)통풍 건습구 습도계로 대기 중의 습도를 측정하였다. 건구온도가 26[℃], 포화수증기분압 19.82[mmHg], 습구온도가 20[℃], 포화수증기분압 15.47[mmHg]일때 상대습도를 계산하시오. (단. 대기압은 760[mmHg]이다.)

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

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

® 대기 중의 수증기 분압(P,,,) 계산

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

$$ =15.47-\frac{760}{1500}\times(26-20)=12.43[mmHg]$$

® 상대습도(¢) 계산

$$ \phi=\frac{P_w}{P_s}\times 100 $$

$$ =\frac{12.43}{19.82}\times 100=62.714[\%] $$

4️⃣압력계

진공압력계에서 지시하는 압력을 보니 지침이 -8[mmHg]를 지시하고 있을 때 진공도[%] 및 절대압력[kgf/cm2]을 각각 계산하시오. (단, 대기압은 760[mmHg], 1.033 [kgf/cm2]0|다.)

I1 절대압력=대기압-진공압력

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

진공도 계산 :．진공도= 진공압력/대기압 X100=8/760X100=1.052늑1.05[%]

® 절대압력 계산

:. 절대압력 = 대기압-진공압력

= 1.033 (8/760X 1.033)= 1.022늑 1.02 [kgf/cm2 ·a]

5️⃣쉘앤튜브

쉘 앤 튜브식(shell & tube type) 열 교환기에 스파이럴 튜브(spiral tube)를 사용하였을 때 장점 2가지를 쓰시오.

E2 쉘 앤 튜브식 열교환기

튜브 전열면적이 증가된다.
유체의 흐름이 난류가 되어 전열효과가 우수하다

6️⃣

염직물을 생산하는 공장에서 연간 95000[]을생산하는데 사용된 연료로 벙커C유 5400[] 도시가스(LNG) 1450000[Nm3]. 전기 57500[MWh]일 때 에너지사용현황 및 원다위 현황을 작성하시오

(1)에너지사용현황

(2)원단위 현황

7️⃣증기트랩(응잠부건)

증기트랩을 사용하는 목적(역할) 2가지를 쓰시오.

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.

8️⃣절탄기(열불응연)

보일러 연도에 설치된 절탄기는 장점이 많은 반면 단점도 있는데 이중 3가지와 열정산시 정탄기 전후단온도계중 어느쪽 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.