🥇🥈🥉
1️⃣ 공기가 채워진 어떤 구형 기구의 반지름이 5[m]이고 내부압력이 100[kPa], 온도는 20[°C]일 때 기구 내에 채워진 공기의 몰수[kmol]를 구하시오. (단, 공기의 기체상수는 287[J/kg · K]이고, 공기의 분자량은 28.97[g/mol]이다.)
구형 용가 내용적 계산
$$ V=\frac{4}{3}\pi r^3 $$
$$ V=\frac{4}{3}\pi\times 5^3=523.598 $$
구형 기구안의 공기 질량 계산
대기압 101.325[kPa]
$$ PV=GRT $$
$$ (100+101.325)\times 523.560=G\times 0.287\times (273+20) \\ G=1253.567[kg] $$
공기 몰수 계산
$$ n=\frac{1253.57}{28.97}=43.271[kmol] $$
👍👍B6 과열증기 2️⃣ 포화증기에 비해 과열증기를 사용할 때의 장점 3가지를 쓰시오
장점
● 증기의 마찰저항이 감소된다 ● 수격작용이 방지된다. ● 같은 압력의 포화증기에 비해 보유 열량이 많으므로 증기 소비량이 적어도 된다 ● 증기 원동소의 이론적 열효율이 좋다
단점 ● 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.
3️⃣초음파 유량계
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
👆F4 자연통풍에서 통풍력이 증가되는 조건
4️⃣자연통풍에서 통풍력이 증가되는 조건 4가지를 쓰시오
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
👆F7 🔢송풍기의 상사 5️⃣연소로로 공기를 공급하는 원심식 송풍기가 970[rpm]으로 회전할 때 축동력이 50[kW]이고, 풍량은 600[㎥/min]이다. 연소로의 공기 공급량을 1000[㎥/min]으로 증가시킬때 다음 물음에 답하시오. (단. 송풍기 임펠러 직경 크기는 변화가 없다.)
(1) 필요한 송풍기의 회전수[rpm]를 구하시오.
(2) (1)번에서 계산된 회전수를 적용할 때 송풍기의 축동력[kW]을 구하시오.
$$ Q_2=Q_1\times \frac{N_2}{N_1}\times (\frac{D_2}{D_1})^3 $$
$$ 1000=600\times \frac{N_2}{970} \\ N_2=\frac{970}{600}\times 1000=1616.666 $$
$$ P_2=P_1\times (\frac{N_2}{N_1})^2\times (\frac{D_2}{D_1})^2 $$
$$ L_2=L_1\times (\frac{N_2}{N_1})^3\times (\frac{D_2}{D_1})^5 $$
$$ L_2=50\times (\frac{1616.67}{970})^3=231.482[kW] $$
👍 보일러의효율 6️⃣ 중유를 110[kg/h] 연소시키는 보일러가 있다. 이 보일러의 증기압력이 1[MPa], 급수온도가 50[°C]. 실제 증발랑이 1500 [kg/h]일 때 보일러의 효율[%]을 구하시오. (단, 중유의 저위발열량은 40950[kJ/kg]이며, 1[MPa]하에서 증기엔탈피는 2864[kJ/kg], 50[°C] 급수엔탈피는 210[kJ/kg]이다.)
$$ \eta=\frac{G_a\times(h_2-h_1)}{G_f\times H_l}\times 100 $$
$$ =\frac{1500\times(2864-210)}{110\times 40950}\times 100 =88.378[\%] $$
👍 슬루스벨브 7️⃣ 에서 설명하는 밸브에 대해 각 물음에 답하시오.
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 특징이 있다
(1)이 벨브의 명칭을 쓰시오
(2)벨브를 유량조절 용도로 절반만 열고 사용하는 것이 부적절한 이유를 쓰시오
슬루스벨브(게이트벨브)
밸브를 절반정도 열고 사용하면 와류가 생겨 유체의 저항이 커지기 때문에 유량조절에는 적합하지 않다
👍 배관및벨브 8️⃣ 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 부속품의 명칭을 쓰시오.
스트레이너
👍E3 대수온도차 9️⃣ 안지름 10[cm]인 원형관에 물이 속도 2[m/s], 20[°C]로 유입되어 80[°C]로 일정하게 유지되는 곳과 열교환하여 최종적으로 40[°C]로 나올 때 [보기]의 조건을 참고하여 열 교환용 배관 길이[m]를 계산하시오.
● 물의 평균비열 : 4180 [J/kg·K] ● 물의 밀도 : 1000 [kg/㎥] ● 배관의 열관류율 : 10[kW/㎡·K] ● 대수평균온도
대수평균온도 계산
$$ \Delta T_{lm}[°C]=\frac{\Delta T_o-\Delta T_i}{\ln\frac{\Delta T_o}{\Delta T_i}} $$
$$ =\frac{60-40}{\ln\frac{60}{40}}=49.326[°C] $$
내부유체를 냉각하는데 사용된 물의 양계산
$$ m=\rho\times A\times V $$
$$ =1000\times (\frac{\pi}{4}\times 0.1^2)\times 2=15.707[kg/s] $$
물을 이용하여 냉각한 열량 계산
$$ Q_1=m\times C\times \Delta T $$
$$ =15.71\times 4.180\times \{(273+40)-(273+20)\}=1313.356[kW] $$
열교환용 배관 길이 계산
$$ Q_2=K\times F\times \Delta T_{lm} \\ =K\times (\pi\times D\times L)\times \Delta T_{lm} $$
$$ L=\frac{Q_2}{K\times \pi\times D\times\Delta T_{lm}}=\frac{1313.36}{10\times\pi\times 0.1\times(273+49.33)}=1.296[m] $$
🍀K2 탈산소제 🔟 급수 중의 용존산소를 제거하여 점식과 같은 부식을 방지하는 목적으로 사용하는 탈산소제의 종류 3가지를 쓰시오.
아황산나트륨, 히드라진, 타닌
1️⃣1️⃣ 지름2[㎜], 길이 10[m] 전선에 전류 10[A], 전압 9[V]로 흐를 때 전선 내부와 플라스틱 피복 사이의 온도(tm)는 얼마인가? (단, 외기 온도는 30[°C] 상태로 일정하며 플라스틱피복제는 두께 1[mm], 표면 열전달계수(α) 15[W/㎡·K], 열전도율 (λ) 0.15[W/㎡·K]이며, 전선에서 발생되는 열량은 모두 외부로 방출된다.)
전선에서 발생되는 열량
$$ Q=E\times I=9\times 10=90[J/s]=90[W] $$
$$ F_m=\frac{2\pi D(r_o-r_i)}{\ln\frac{r_o}{r_i}}=\frac{2\times\pi\times10\times(0.002-0.001)}{\ln\frac{0.002}{0.001}}=0.090[m^2] $$
$$ Q=KF_m\Delta T=\frac{1}{\frac{b}{\lambda}+\frac{1}{\alpha}}\times F_m\times(T_m-T_\alpha) $$
$$ T_m=T_\alpha+\frac{Q}{\frac{1}{\frac{b}{\lambda}+\frac{1}{\alpha}}\times F_m} \\ =273+30)+\frac{90}{\frac{1}{\frac{0.001}{0.15}+\frac{1}{15}}\times 0.09}=376.33[K]-273=103.333[] $$
👆 원심펌프의비교회전도 1️⃣2️⃣
원심펌프의 비교회전도를 구하는 공식을 쓰고 설명하시오
$$ N_s=\frac{N\sqrt{Q}}{(\frac{H}{n})^{\frac{3}{4}}} $$
Ns 비교회전도 N회전수 Q유량 H양정 n단수
1️⃣3️⃣캐비테이션
원심펌프에서 발생하는 캐비테이션(cavitation) 현상을 방지하는 방법 4가지를 쓰시오.
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.
1️⃣4️⃣관류 보일러
관류 보일러의 장점 4가지를 쓰시오.
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
🍀 수격작용 1️⃣5️⃣ 증기를 송기할 때 발생하는 수격작용(water hammer)에 대한 물음에 답하시오. (1) 수격작용의 정의를 쓰시오. (2) 수격작용 방지대책 3가지를 쓰시오.
배관 내부에 체류하는 응축수가 송기시에 고온 고압의 증기에 의해 배관을 심하게 타격하여 소음을 발생하는 현상으로 배관 및 밸브류가 파손될 수 있다
기수공발(캐리오버)현상을 방지할것 주증기 밸브를 서서히 개방할것 증기배관의 보온을 철저히 할 것 응축수가 체류하는 곳에 증기트랩을 설치할 것 드레인 빼기를 철저히 할 것 송기 전에 소량의 증기로 배관을 예열할 것(난관조작)
🍀Q 신에너지, 재생에너지 1️⃣6️⃣[보기]에서 신에너지 신에너지와 재생에너지를 찾아 기호로 답하시오
(1)신에너지의 종류
(2)재생에너지의 종류
수소에너지, 연료전지, 중질잔사유를 가스화시킨 에너지
수력, 태양열, 풍력,지열에너지, 폐기물에너지
✋ 노즐속도 1️⃣7️⃣ 반지름 20[cm]인 곳에 3[m/s]의 속도로 물이 유입되고 있다. 입구압력 190[kPa], 출구압력 180[kPa]일 때, [보기]의 공식을 이용하여 입구와 출구 사이의 벽면이 받는 마찰력(Ff)[N]을 구하시오.
$$ u_2=u_0\{1-(\frac{r}{R})^2\} \\ F_x=P_1A-P_2A-F_f=\frac{dP_{out}}{dt}-\frac{dP_{in}}{dt} $$
$$ u_2=u_0\{1-(\frac{r}{R})^2\} \\ =2u_1\{1-(\frac{r}{R})^2\}=2\times3\times\{1-(\frac{0}{0.2})^2\}=6[m/s] $$
$$ \frac{\pi}{4}\times D^2_1\times u_1=\frac{\pi}{4}\times D^2_2\times u_2 $$
$$ D_2=\sqrt{\frac{D^2_1\times u_1}{u_2}}=\sqrt{\frac{0.4^2\times3}{6}}=0.282[m] $$
$$ F_x=P_1A-P_2A-F_f=\frac{dP_{out}}{dt}-\frac{dP_{in}}{dt}=\rho Q(u_2-u_1) \\ P_1A-P_2A-F_f=\rho Q(u_2-u_1) \\ F_f=P_1A-P_2A-\rho Q(u_2-u_1) \\ =(190\times10^3\times\frac{\pi}{4}\times0.4^2-180\times10^3\times\frac{\pi}{4}\times0.28^2) \\ -\{1000\times(\frac{\pi}{4}\times0.4^2\times3)\times(6-3)\} \\ =11661.591[N] $$
출구속도계산
출구측 지름 계산
마찰력 계산
👆 상당증발량,환원증발량 1️⃣8️⃣ 100[kPa]에서 발생증기량은 10[kg/s], 포화수 엔탈피 420[kJ/kg], 포화증기 엔탈피 3000[kJ/kg], 증기의 건도가 0.9이다. 물의 증발잠열이 2225[kJ/kg)일 때 증발계수를 계산하시오. (단. 급수 엔탈피는 284[kJ/kg]이다)
습포화증기 엔탈피 계산
$$ h_2=h’+(h”-h’)x $$
$$ =420+(3000-420)\times 0.9=2742[kJ/kg] $$
증발계수 계산
$$ 증발계수=\frac{G_e}{G_a}=\frac{h_2-h_1}{\gamma}=\frac{h_2-h_1}{2225} $$
$$ =\frac{2742-284}{2225}=1.104 $$
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