에너지 22년기출A

1️⃣블로우오프

F 블로우오프

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

2️⃣집진장치

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

F9 집진장치

건식집진장치 중력식, 관성력식, 원심식, 여과식,

건식집진, 습식집진, 전기식집진

3️⃣공기비(m) 계산

중유를 연소하는 가열로의 연소가스를 분석했을 때 체적비로 CO₂가 15.0[%] CO가 1.2[%] O₂가 8.0[%]이고 나머지가 N₂인결과를 얻었다. 이 경우 공기비(m)를 계산하시오.

(단 연료 중에는 질소가 포함되어 있지 않고, 공기 중 질소와 산소의 부피비는 79:21 이다)

G2 공기비(m)계산

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

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

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

\[ =\frac{100-15-1.2-8}{75.8-3.76(8-(0.5*1.2))}=1.579=1.58 \]

4️⃣보일러점화 불량(비료소검봉)

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

F2 점화불량(비료소검봉)

❶공기비가 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

✋I2 정압계산(피토관)5️⃣

물속에 피토관을 설치하여 측정한 전압이 12[mH₂O], 유속이 11.71[m/s]이었다. 이때 정압[kPa]은 얼마인가?

$$ V=\sqrt{2g\frac{P_t-P_s}{\gamma}} $$

$$ 11.71=\sqrt{2\times 9.8\frac{(12\times 1000)-P_s}{1000}} $$

$$ P_s=5003.87[mmH_2O] $$

$$ \gamma(물의 비중량) : 1000[kgf/m^3] $$

$$ 1[atm]=760[mmHg]=10332[mmHO]=101.325[kPa] $$

$$ kPa=\frac{5003.87}{10332}\times 101.325=49.072[kPa] $$

👍D7 열전도율계산 6️⃣

열전도율이 0.1[W/mK]이고 두께가 20[㎝]인 내화벽돌을 통한 heat flux로 인한 온도차가 200[℃]인 곳에 열전도율이 0.2[W/mK]인 단열벽돌을 시공하였더니 온도차 400[℃]로 나타났다. 내화벽돌과 단열벽돌의 heat flux가 동일할 때 단열벽돌의 두께는 몇[m]인지 계산하시오

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

$$ \frac{1}{\frac{x}{0.2}}\times F\times 400=\frac{1}{\frac{0.2}{0.1}}\times F\times 200 $$

$$ x=\frac{0.2\times F\times 400}{\frac{0.1}{0.2}\times F\times 200} \\ =0.4*2=0.8[m] $$

7️⃣증기트랩

보기의 증기트랩 중에서 기계식 트랩을 모두 쓰시오

● 기계식트랩 : 볼플로트식, 버킷식 ● 열역학식 : 오리피스식, 디스크식 ● 온도조절식 : 바이메탈식, 벨로즈식

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

8️⃣수관식보일러

수관식 보일러의 보일러수 유동방식 3가지를 쓰고 설명하시오

A2 수관보일러

❶ 자연순환식 : 보일러수의 비중량차에 의하여 자연순환하는 형식

❷ 강제순환식 : 순환펌프를 설치하여 보일러수를 강제로 순환시키는 형식 (라몬트, 벨록스)

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

😽J5 보일러 자동제어 9️⃣

보일러 자동제어에 제어량 및 조절량 항목을 각각 쓰시오

명칭	제어량	조작량
급수제어	보일러수위	급수량
자동연소제어	노내압
증기압력	연소가스량
공기량
연소량
증기온도제어	증기온도	전열량

👍E 수압시험압력 🔟

강철제 보일러의 최고사용압력이 다음과 같을 때 수압시험압력은 얼마인가 (1) 0.4[MPa]
(2) 0.8[MPa]
(3) 1.6[MPa]

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

👍D2 보온제의 안전사용온도 1️⃣1️⃣

보기의 보온재 중 최고 안전사용온도가 낮은 것부터 순서를 번호로 나열하시오

세라믹파이버→규산칼슘 →암면→규조토→ 폼글라스→탄화코르크→폴리우레탄폼

👍E 스테인리스강 1️⃣2️⃣

다음 스테인리스강의 결정구조 명칭을 쓰시오

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

👆C2 상당증발량, 환산증발량 1️⃣3️⃣

상당증발량이 1.5[t/h]인 보일러에 급수엔탈피 83[kJ/kg], 발생증기엔탈피2276[kJ/kg]일때 실제증발량을 구하시오

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

$$ (1.5\times 1000)=\frac{G_a(2276-83)}{539\times 4.1868} \\ =1543.560[kg/h] $$

1️⃣4️⃣폐열회수계산

제강로에서 배출되는 고온의 배기가스로부터 폐열을 회수하여 로에 주입되는 공기를 예열하는데 활용하기 위하여 공기예열기를 설치하려고 한다.

온도가 750[℃]인 배기가스가 5[kg/s]로 유입되어 열교환 후 150[℃]로 나오고 공기예열기에는 20[℃]의 공기가 8[kg/s]로 통과하고 있다. 연소용 공기온도가 20[℃]상승할때마다 연료가 1[%]씩 절감된다고 하면 공기예열기 설치로 인한 연료 절감은 몇[%]인지 계산하시오.

(단, 배기가스 및 공기의 정압비열은 각각 1,130[J/kg･K], 1139[J/kg･K]이고 손실은 없으며 공기예열기의 효율은 100[%]로 가정한다)

B3절탄기효율

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

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

$$ Q_s=5\times 1130\times\{(273+750)-(273+150)\} \\ =8\times 1139\times\{(273+20)-T_{ao}\} $$

$$ T_{ao}=665.036[K]=372.04[℃] $$

$$ 1\times\frac{372.04}{20}=18.602[\%] $$

1️⃣5️⃣리벳이음의 효율

강판 두께가 25[㎜]이고, 리벳의 지름이 50[㎜]이며, 피치80[㎜]로 1줄 겹치기 리벳 조인트에서 1피치마다 하중이 1500[kgf] 작용할 때 리벳 이름효율[%]을 구하시오.

E9 리벳이음

인장응력계산

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

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

P : 리벳의피치, d : 리벳의지름

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

$$ =(1-\frac{50}{80})\times 100=37.5[\%] $$

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

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.

1️⃣7️⃣N4랭킨사이클

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

(1)터빈 출구의 건조도를 구하시오

(2)터빈의 효율[%]을 구하시오

● 건조도(비엔트로피)

$$ x_3=\frac{s_2-s_3′}{s_3”-s_3′} $$

$$ =\frac{6.7696-0.7549}{8.0071-0.7549}=0.829 $$

● 비엔탈피

$$ h_3=h_3’+x_3\times(h_3”-h_3′) $$

$$ =225.94+0.83\times(2598.3-225.94)=2194.998 $$

● 터빈출력

$$ W_T=m\times(h_2-h_3) $$

$$ W_T=2\times(3213.6-2195)=2037.2 $$

$$ \eta=\frac{1500}{2037.2}\times100=73.64[\%] $$

❎1️⃣8️⃣

다음과 같은 구조체 속에 물이 채워져 있을 때 물음에 답하여라 (1)A-B평판에 작용하는 힘[kN]은 얼마인가? (2)A지점에서 힘(F)이 작용하는 지점까지의 길이는 몇 [m]인가?