에너지 16년기출B

1️⃣J3 인터록

보일러 및 연소기에는 점화 및 착화하기 전에 반드시 프리퍼지(pre-purge)를 실시하는데 그 이유를 설명하시오.

보일러를 가동하기 전에 노 내와 연도에 체류하고 있는 가연성 가스를 배출시켜 점화및 착화 시에 폭발을 방지하여 안전한 가동을 위한 것

2️⃣자동제어

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

3️⃣증기트랩(장점-워부저항)

증기트랩을 사용할 때 장점 2가지를 쓰시오.

B1 증기트랩(장점-워부저항)

워터해머방지
장치내 부식 방지
열효율 저하방지
관내 마찰저항 감소

4️⃣A7 흡수식 냉온수기(압하진물)

도시가스를 연소시켜 냉방과 난방을 하는 흡수식 냉온수기의 원리에 대하여 간단히 설명하시오

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

증발 흡수 응축 고온재생

물 리튬브로마이드

5️⃣열전도율계산

내벽은 내화벽돌로 두께 20[cm] 열전도율이1.3[W/m℃], 외벽은 플라스틱절연체로 두께 10[cm], 열전도율이 0.5[W/m℃]로 되어 있는 노벽이 있다. 노 내부의 온도가 500[℃], 외부의 온도가 100[℃]일 때 물음에 답하시오.

(1) 단위 연적당 전열량[W]을 구하시오
(2) 내화벽돌과 폴라스틱 절연체가 접촉되는 부분의 온도 [℃]를구하시오.

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

(1) 단위 연적당 전열량[W]을 구하시오

\[Q=K\cdot F\cdot\Delta t \]

\[=\frac{1}{\frac{b_1}{\lambda_1}+\frac{b_2}{\lambda_2}}\times F\times \Delta t \\ \]

\[=\frac{1}{\frac{0.2}{1.3}+\frac{0.1}{0.5}}\times 1\times400=1130.43[W]\]

(2) 내화벽돌과 폴라스틱 절연체가 접촉되는 부분의 온도 [℃]를구하시오.

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

$$ (t_2-t_0)=Q\times\frac{b_1}{\lambda_1} $$

$$ 500-t_0=1130.43\times\frac{0.2}{1.3} \\ t_0=325.99 $$

6️⃣리벳이음의 효율

강판 두께가 25[mm]이고, 리벳의 지름이 50[mm]이며, 피치 80[mm]로 한줄 겹치기 리벳 조인트에서 한 피치마다 하중이 1500[kgf] 작용하면 이 강판에 생기는 인장응력 [Kgf/㎟]과 리벳이음 효율[%]을 구하시오.

E9 리벳이음

인장응력계산

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

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

P : 리벳의피치, d : 리벳의지름

$$ \sigma_t=\frac{W}{t\times(P-d)} $$

$$ \eta=(1-\frac{d}{P})\times 100 $$

7️⃣폐열회수장치

보일러 연도에 설치된 절탄기의 조건이 [보기]와 같을 때 효율[%]을 구하시오.

절탄기에서 가열된 급수량 : 40000[kg/h]
배기가스량 : 50000[kg/h]
절탄기 입구 급수온도 : 25[℃]
절탄기 출구 급수온도 : 55[℃}
절탄기 입구 배기가스 온도 : 350[℃]
절탄기 출구 배기가스 온도 : 230[℃]
급수의 비열 : 4.185[kJ/kg·℃]
배기가스 비열 : 1.05[kJ/kg·℃]

B3 폐열회수계산

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

$$ Q_w=Q_f\times \eta $$

$$ m_w\times C_w\times \Delta t_w=G_f\times C_f\times\Delta t_f\times \eta $$

$$ 4.185\times40000\times(55-25) = 1.05\times50000\times(350-230)\times\eta \\ \eta=\frac{4.185\times40000\times(55-25)}{1.05\times50000\times(350-230)}=0.7971 $$

✋N7엔트로피의 변화

8️⃣압력이 0.1[MPa], 온도가 27[℃]인 증기 1[kg]이 PVn=C(일정)이고 n =1.3인폴리트로픽 변화를 거쳐 300[°C]가 되었을 때 엔트로피[kcal/K] 변화를 계산하시오 (단, 비열비 k = 1.4. 정적비열 Cv=0.17[kcal/kg·K], 압력은 절대압력이다.)

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

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

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

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

👆G0 이론산소량(O)

9️⃣프로판1 [Sm]기를 공기 증에서 완전 연소 시 수증기를 포함한 이론 연소가스량[Sm3/ 을계산히시오.（단. 공기 조성은 체적으로 질소 79[%], 산소 21[%]이다.)

C3H8

🔟복사난방

복사난방의 장점 4가지를 쓰시오.

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

1️⃣1️⃣

요로의 효율을 좋게 운전하기 위한 방법 2가지를 쓰시오.

단열조치를 강화하여 방사열량을 감소시킨다.
노내 연소가스를 순환시켜 연소 가스량을 많게 한다.
적정 공기비를 유지시켜 완전연소가 되도록 한다.
연소용 공기는 배열을 이용하여 예열시켜 공급한다.

1️⃣2️⃣

터널요(tunnel kiln)를 구성하는 부분 3가지를 쓰시오.

대차 ® 샌드실 ® 푸셔

1️⃣스프링식 안전밸브

스팀헤더에 설치된 스프링식 안전밸브에서 증기가 누설이 되는 원인 2가지를 쓰시오.

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

🍀Q2 연료전지에 사용되는 재료

2️⃣신재 생에너지 중 연료전지의 재료 4가지를 쓰시오.

수소, 천연가스, 나프타, 메탄올

3️⃣폐열회수장치

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

B2 폐열회수장치

✲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.

🍀Q 신에너지, 재생에너지

4️⃣수소(H2)가 많은 연료를 사용할 때 배기가스 중 어떤 성분이 많이 증가하는가?

👆C2 상당증발량, 환산증발량

5️⃣저위 발열량이 9870[kcaI/kg]인 연료를 시간당 300[kg] 사용하는 증발랑 [kg/h]을 구하시오. （단, 보일러 효율은 70[%]이다.）

$$ \eta=\frac{G_a\times (h_2-h_1)}{G_f\times H_l}\times 100=\frac{539\times (h_2-h_1)}{G_f\times H_l}\times 100 $$

$$ G_e=\frac{G_f\times H_l\times\eta}{539}\times 100=\frac{300\times 9870\times0.7}{539}\times 100=3845.454[kg/h] $$