에너지 14년기출B

1️⃣보온재 구비조건(전내흡비온,두)

보온재의구비조건 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

2️⃣원통형 보일러의 종류 4가지를 쓰시오*

직립 횡관식 보일러
직립 연관식 보일러
코크란 보일러
노통 보일러
연관보일러
노통연관보일러

3️⃣열전도율계산

열전도율이 0.1[W/m·K]인 내화벽돌의 두께가 20[cm]일 때 온도차가 200[℃]인 곳에 열전도율이 0.2[W/m·K]인 단열벽돌을 시공하였더니 온도차 400[℃]로 나타났다 내화벽볼과 단열벽돌의 손실열량이 같을 때 단열벽둘의 두께는 몇 [cm]인지 계산하시오.

(단, 기타 손실되는 열량은 없는 것으로 한다.)

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

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

$$ \frac{1}{\frac{b_1}{0.2}}\times 400=\frac{1}{\frac{0.2}{0.1}}\times 200 $$

$$ b_1=\frac{0.2\times400\times\frac{0.2}{0.1}}{200}=0.8 $$

4️⃣카본*

벙커-C유를 사용하는 보일러를 장시간 사용하였을 때 노벽에 카본이 부착되는 원인 4가지를 쓰시오.

유류의 분무상태 또는 공기와의 혼합이 불량하거나 1차공기량이 부족한경우
버너가 버너 타일 및 노와 구조적으로 부적합 경우
단속적인 운전이 지속되는 경우
잔류탄소가 많은 오일을 시용-하는 경우
중유를 장시간 고온으로 예열하는 경우
화염이 노벽에 직접 닿으면서 연소하는 경우

카본 생성 방지조치

연료의 분무를 원활히 하여 공기와의 혼합상태를 양호하게 한다.
증기의 사용을 평균화하여 가능한 한 보일러를 연속적으로 운전한다
연소 휴지 중에는 버너의 분무구등을 완전히 청소한다
버너의 유압은 항상 소정의 범위로 제한한다.
연료의 예열온도를 필요 이상으로 가열하지 않는다.
보일러 구조에 적합한 버너와 버너타일을 설치한다.

5️⃣보일러효율

보일러의 운전 조건이 [보기]와 같을 때 효율[%]을 계산하시오.

급수사용량: 4,000[L/h]
B-C유 소비량: 300[L/h]
급수온도: 90[℃]
포화증기 엔탈피: 673.5[kcal/kg)
연료 발열량: 9,800[kcal/kg]
급수 비체적: 0.001036[m³/kg)
급유온도: 65[℃]
15[℃]의 B-C유 비중: 0.965
온도에 따른 체적 보정계수(k): 0.9754-0.00067(t -50)

C4 보일러효율

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

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

►증기발생량 계산

$$ G_a=\frac{V_w}{v}=\frac{4000\times10^{-3}}{0.001036}=3861.003[kg] $$

►연료 소비량[kg/h] 계산

$$ G_f=d\times k\times V_t \\ =0.965\times\{0.9754-0.00067\times(65-50)\}\times300=279.468[kg/h] $$

►보일러 효율[%] 계산

$$ \eta=\frac{G_a\times(h_2-h_1)}{G_f\times H_l}\times100\\ =\frac{3861\times(673.5-90)}{279.47\times9800}\times100=82.258[\%] $$

6️⃣열전도율계산

노를 설계할때 노벽을 내화벽돌, 단열벽돌, 적색벽돌의 3중 구조로 하고자한다. 내화벽돌은 두께 150[㎜], 열전도율 1.2[W/m·K], 단열벽돌은 열전도율 0.05[W/m·K], 적색벽돌은 두께100[㎜], 열전도율 0.25[W/m·K]이며 단열벽둘과 적색벽돌 사이의 온도는 200[°C]이다. 노 벽을 평면벽이라 할 때 단열벽돌의 두께[㎜]를 구하시오.

(단, 노내의 온도는 1500[°C], 외기온도 20[°C]이며, 외기와 적색벽돌 외표면과의 열전달률은23.2[W/m2·K]이다.)

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

$$ Q=K\cdot F\cdot\Delta t \\ =\frac{1}{\frac{b}{\lambda}+\frac{1}{\alpha}}\times F\times\Delta t $$

$$ =\frac{1}{\frac{0.1}{0.25}+\frac{1}{23.2}}\times 1\times\{(273+200-273+20)\}=406.225[W] $$

$$ Q=\frac{1}{\frac{b_1}{\lambda_1}+\frac{b_2}{\lambda_2}+\frac{b_3}{\lambda_3}+\frac{1}{\alpha_0}}\times F\times\Delta T $$

$$ \frac{b_1}{\lambda_1}+\frac{b_2}{\lambda_2}+\frac{b_3}{\lambda_3}+\frac{1}{\alpha_0}=\frac{1\times F\times\Delta T}{Q} $$

$$ \frac{b_2}{\lambda_2}=\frac{1\times F\times\Delta T}{Q}-(\frac{b_1}{\lambda_1}+\frac{b_3}{\lambda_3}+\frac{1}{\alpha_0}) $$

$$ {b_2}={\lambda_2}\times\{\frac{1\times F\times\Delta T}{Q}-(\frac{b_1}{\lambda_1}+\frac{b_3}{\lambda_3}+\frac{1}{\alpha_0})\} $$

$$ {b_2}={0.05}\times\{\frac{1\times 1\times\{(273+1500)-(273+20)\}}{406.23} \\ -(\frac{0.15}{1.2}+\frac{0.1}{0.25}+\frac{1}{23.2})\} \\ =0.153757[m]\times 100=153.757[mm] $$

7️⃣이론산소량(O) 이론공기량

기체연료를 완전 연소시켰을 때 필요한 산소의 질량[kg]을 구하는 공식은 아래와 같댜

$$ O_0=2.667C+7.950H+3.283S-O $$

메탄 1 [kg]을 연소시킬 때 필요한 산소의 질량[kg]을 계산하시오.

$$ (단, C_mH_n일 때 \\ C=\frac{ 12.032m}{12.032m+1.008n} H= \frac{1.008n}{12.032m+1.008n} \\이다) $$

G0 이론산소량(O₀)

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

$$ C=\frac{ 12.032m}{12.032m+1.008n}=\frac{ 12.032\times 1}{12.032\times 1+1.008\times 4}=0.749 $$

$$ H= \frac{1.008n}{12.032m+1.008n}= \frac{1.008\times4}{12.032\times1+1.008\times4}=0.251 $$

\[O_0=2.667\times C+7.950\times H+3.283\times S-O \\ =2.667\times0.75C+7.950\times 0.25=3.987[kg]\]

8️⃣

반지름 5[m]인 구형 공간에 내부압력이 100[kPa]. 20[℃]의 공기가 있을 때 몰 [kmol]수는 얼마인가?

$$ V=\frac{4}{3}\pi r^3 $$

$$ =\frac{4}{3}\times\pi\times 5^3=523.598[m^3] $$

$$ PV=nRT \\ n=\frac{PV}{RT} $$

$$ =\frac{(\frac{100+101.325}{101.325})\times 523.6}{0.082\times (273+20)}=43.301[kmol] $$

9️⃣열전대

열전대 온도계 형식에 따른 명칭과 각각의 측정범위를 찾아 선으로 연결하시오.

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

형식	명칭	측정범위
K	크로멜-알루멜	-20~1200[℃]
R	백금-백금로듐	0~1600[℃]
T	동-콘스틴탄	-180~350[℃]
J	철-콘스틴탄	-20~800[℃]

🔟리벳이음

강판두께가 25[㎜]이고, 리벳의 지름이 50[㎜]이며 피치 80[㎜]로 한줄겹치기 리벳조인트에서 한 피치마다 하중이 1500[kgf] 작용하면 이 상판에 생기는 인장응력[kgf/㎜²]과 리벳 이음효율[%] 을 구하시오.

E9 리벳이음

인장응력계산

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

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

P : 리벳의피치, d : 리벳의지름

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

$$ \sigma_t=\frac{1500}{25\times(80-50)}=2 $$

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

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

1️⃣1️⃣열의 이동

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 : 50,000[㎥/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]

1️⃣2️⃣전열면적(수관)

내경 100[mm], 직관길이 2[m]인 연관을 지름이 1 [m]인 원통에 가로x세로의 일정한 간격으로 배치할 때 전열면적[m2]을 계산하시오.

(단. 연관은 9개가 설치되는 것으로 한다)

B7 전열면적(수관)

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

$$ A=(\pi d+Wa)Ln \\ =\pi \times0.1\times2\times9=5.654[m^2] $$

1️⃣

컴퓨터, 가전제품 등과 같이 사용을 하지 않는 상태에서 전력측정기로 소비되는 전력을 측정하연 아주 작은 전기가 소비되고 있으며, 이러한 전기를 줄이는 것만으로도 연간온실가스 배출을 크게 감축시킬 수 있다. 이와 같이 전자기기가 실제로 사용하고 있지 않은 상태에서 소비되는 전력을 무엇이라 하는가?

연간대기전력

2️⃣

보일러 급수펌프의 구비조건 3가지를 쓰시오.

고온. 고압에 견딜 것
작동이 확실하고 조작이 간단할 것
부하 변동에 대응할 수 있을 것
저부하에도 효율이 좋을 것
병렬운전에 지장이 없을 것
회전식은 고속회전에 안전할 것

3️⃣COP

스크류 냉동기의 성적계수를 구하는 공식을 보기의 조건을 이용하여 완성하시오

N8 냉동능력, 성능계수(COP)

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

4️⃣

수관식 보일러와 노통연관식 보일러의 특징을 비교한 것이다. [보기]에서 알맞은 내용을찾아쓰시오.

[보기]

물. 연소가스. 높다, 낮다, 좋다, 나쁘다.

(1) 수관식 보일러 관 내부에는 ( )이 흐르고, 노통연관식 보일러 관 내부에는 ( )이흐른다.

(2)수관식 보일러 사용압력은 ( ), 노통연관식 보일러 사용압력은 ( )

(3)수관식 보일러 부하대응은 ( ), 노통연관식 보일러 부하대응은 ( )

® 물 ® 연소가스 ® 높다 ® 낮다 ® 좋다 ® 나쁘다

5️⃣흡수식 냉온수기(압하진물)

흡수식 냉온수기의 장점 2가지를 쓰시오.

A7 흡수식 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

6️⃣

철제 제조료는 공장의 생산량이 188000[m/년]일 때 [보기]와 같은 용하고 있다 완제품의 무게가 0.55[kg/m]인 경우 다음 사항에 대하여 답하시오.

1.에너지원사용량

B-C유 : 3500[kL/년]
전력 : 7426000[kWh/년〕

2.석유환산계수

B-C유 : 0.99
LNG : 1.05
LNG : 2340[m³/년]
경유 : 0.92
전력 : 0.25

(1)연료원단위[kgOE/kg]를 계산하시오.
(2)전력원단위[kgOE/kg]를 계산하시오.
(3)에너지원단위[kgOE/kg)를 계산하시오.

에너지 14년기출B