에너지 21년기출C

20A‘	20B‘	20C
21A*	21B‘	21C
22A	22B“	22C*

🥇🥈🥉

1️⃣ 폴리트로픽 N4

랭킨N4 (효율)	17C14	18A11	18C16
	19C15	23C17
	18C12	22C12
습증기 N5	20C14
재생재열	16C08	18C17
폴리 N7	19A14		21C01
엔트로피 N7	16B15	17C13	20B15
냉매순환	22C10
단열압축

실린더 내에 있는 이상기체 10[kg]을 350[°C]상태에서 폴리트로픽 과정으로 압축하는 일량이 900[kJ]이 소요되었을 때 엔트로피 변화량[kJ/K]을 계산하시오.
(단, 정적비열은 0.72[kJ/kg･K], 기체상수 0.26[kJ/kg･K] 폴리트로픽 지수 1.3, 비열비 1.4이다)

$$ W_a=m\times \frac{R}{n-1}\times(T_1-T_2) $$

$$ T_2=T_1-\frac{W}{m-\frac{R}{n-1}} \\ =(273-350)-\frac{900}{10\times \frac{0.26}{1.3-1}}=519.153[K] $$

$$ \Delta s=m\times C_v\times \frac{n-k}{n-1}\times \ln\frac{T_2}{T_1} $$

$$ =10\times 0.72\times \frac{1.3-1.4}{1.3-1}\times \ln\frac{519.15}{273+350}=0.437[kJ/K] $$

2️⃣ 석유환산계수

발열량이 9030[kcal/L]인 경유 200[L]에 대한 TOE를 계산하시오. (단, 경유의 석유환산계수[TOE/kL]는 0.905이다)

$$ TOE=\frac{200}{1000}\times 0.905=0.181[TOE] $$

3️⃣ 정압계산(피토관)☑️I2

피토관	18c04
계산U	18A12	19C14	20A11
계산	22A05	16C13	18B13	21A15 (유량)
	22B14	19B12
	21C03

그림과 같은 관로에 벤투리미터를 설치하여 20[°C] 물을 통과시켰을 때 온도기준 포화증기 표를 참고하여 캐비테이션이 발생하지 않는 조건으로 2번 지점에서의 최대유량[L/s]을 계산하시오.

$$ A_1V_1=A_2V_2 \\ V_1=\frac{A_2}{A_1}V_2=\frac{\frac{\pi}{4}\times0.1^2}{\frac{\pi}{4}\times0.02^2}\times V_2=25V_2 $$

$$ \frac{P_1}{\rho g}+\frac{V^2_1}{2g}+z_1=\frac{P_2}{\rho g}+\frac{V^2_2}{2g}+z_2 \\ \frac{V^2_2-V^2_1}{2g}=\frac{P_1-P_2}{\rho g}+z_1 \\ \frac{V^2_2-(25V_2)^2}{2g} =\frac{V^2_2-25^2 V_2^2}{2g} =\frac{V^2_2-625V_2^2}{2g} \\ =\frac{(1-625)V_2^2}{2g}=\frac{-624V_2^2}{2g}$$

$$ \frac{-624V_2^2}{2g}=\frac{P_1-P_2}{\rho g}+z_1 $$

$$ V_2=\sqrt{\frac{2g(\frac{P_1-P_2}{\rho g}+z_1)}{-624}}=\sqrt{\frac{2\times9.8\times(\frac{2000-120000}{1000\times9.8}+1)}{-624}}=0.587[m/s] $$

$$ Q_2=A_2V_2=(\frac{\pi}{4}\times0.1^2\times0.59)\times1000=4.633[L/s] $$

$$ Q_2=A_2V_2=(\frac{\pi}{4}\times 0.1^2\times 0.59)\times 1000=4.633[L/s] $$

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

4️⃣ 슬래킹현상 ☑️D1

슬래킹	16A10	17A06	21C04
온도	22A11	23A11	20C04	18B07
가마울림	17A01	22C03	23b03
요로	16B07	16b08	23B02	20B02
	20A06

마그네시아 또는 돌로마이트를 원료로 하는 내화물이 수증기의 작용을 받아 Ca(OH)₂나 Mg(OH)₂를 생성하는데 이 때 큰 비중변화에 의하여 체적변화를 일으키기 때문에 노벽에 균열이 발생하거나 붕괴하는 현상을 무엇이라고 하는가?

D1 스폴링, 슬래킹, 버스팅

● 스폴링(spalling)현상 : 박락현상이라 하며 급격한온도변화로인해 내화물이 사용하는 도중에 갈라지든지, 떨어져 나가는 현상을 말한다.

● 슬래킹(slacking)현상 : 수증기를 흡수하여 체적변화를 일으켜 균열이 발생하 거나 떨어져 나가는 현상으로 염기성 내화물에서 공통적으로 일어난다.

● 버스팅(bursting)현상 : 크롬 철광을 원료로 하는 내화물이 1600[°C]이상에서 산화철을 흡수하여 표면이 부풀어 오르고 떨어져 나가는 현상으로 크롬질 내회물에서 발생한다.

❎ 5️⃣

길이 2[m], 폭 2[m], 온도 60[°C]인 평판에서 멀리 떨어진 곳에 20[°C]인 유체가 2[m/s]로 평행하게 흐를 때 [보기]의 조건을 이용하여 물음에 답하시오.

(1)열전달계수[W/㎡ K]를 구하시오 (2)전열량[kW]을 구하시오

$$ Re_x=\frac{V_x}{v}=\frac{2\times2}{2\times10^{-4}}=20000 $$

$$ Nu_x=0.3Re^{\frac{4}{5}}P_r^{\frac{1}{3}}=0.3\times20000^{\frac{4}{5}}\times0.8^{\frac{1}{3}}=768.496 $$

$$ h_x=\frac{Nu_x\times k}{x}=\frac{768.50\times0.6}{2}=230.55[W/m^2\cdot K] $$

$$ Q=h_x\times F\times\Delta T=230.55\times(2\times2)\times(273+60)-(273+20) \\ =36888[W]=36.89[kW] $$

✋ 6️⃣ 오토사이클

간극체적이 행정체적의 15[%]인 오토사이클의 이론 열효율은 얼마인가? (단, 비열비는 1.4이다.)

압축비 계산

이론열효율계산

7️⃣ 수관보일러

노통	18A04	22C06	23B05
연관	17B08
수관	22A08	20A07
장점	17C02	20a07	23c07
노벽	22C01

라몽트 보일러에 수관마다 라몽트 노즐을 설치하는 이유를 설명하시오

수관마다 동일한 유속을 얻도록 하여 송수량을 조절하기 위하여

8️⃣ 보일러의 효율 ☑️C4

16a15	24A02	18C15	21B06
22B16	20B13	17B15
23A02	23B17	17A12
21C08

육용 보일러 열정산(KS B 6205) 규정에 따른 보일러 효율을 계산하는 공식에 [보기]의 기호를 넣어 완성하시오

C4 보일러효율

입출열법에 의한 효율

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

열손실법에 의한 효율

$$ \eta=(1-\frac{L_s}{H_h-Q})\times 100 $$

9️⃣ 통풍력

21B04 14C01

(기본)21c09 24b14 19a11 19b15

굴뚝으로 배출되는 연소가스 평균온도가 90[°C],
외기온도가 10[°C]인 상태에서 연돌의 통풍력을 측정한 결과 2.5[mmAq]이었다면 이 연돌의 실제 높이[m]는 얼마인가?
(단, 표준상태에서 공기의 밀도는 1.295[kg/m³] 연소가스의 밀도는 1.423 [kg/m³]이고 실제통풍력은 이론통풍력의 80[%]에 해당된다)

$$ Z=273\times H\times (\frac{\gamma_1}{T_a}-\frac{\gamma_2}{T_g})\times \eta $$

$$ H=\frac{Z}{273\times(\frac{\gamma_\alpha}{T_\alpha}-\frac{\gamma_g}{T_g})\times\eta} \\ =\frac{2.5}{273\times(\frac{1.295}{273+10}-\frac{1.423}{273+90})\times0.8}=13.900[m] $$

👆 🔟이론공기량 G0

공기량	22B13	21C10	20A13	19C13
	21A13	22C05	24A03	21A13
물질량	23A03	19C11	17A11

탄소(C) 70[%], 수소(H) 20[%], 회분(Ash) 10[%]인 액체연료 50[kg]이 완전연소할때 이론공기량[Nm³]을 계산하시오.

$$A_0=8.89C+26.67(H-\frac{O}{8})+3.33S$$

1️⃣1️⃣ 관류 보일러 ☑️A5

(종류)	17A03	20C02		24b05
(명칭)		17B05	20B07	21C11
(장단)	16C04	21B14

►보기 에서 설명하는 보일러 명칭을 쓰시오

급수펌프에 의해 급수를 압입하여 하나로 된 관에서 가열, 증발, 과열과정을 거쳐 순환하는 보일러 벤슨 보일러, 슐져보일러가 대표적이다.

A5 관류 보일러(명칭)

급수펌프에 의해 급수를 압입하여 하나로 된 관에서 가열, 증발, 과열과정을 거쳐 순환하는 보일러

🍀 1️⃣2️⃣

보일러의 저수위 사고를 방지하기 위하여 사용하는 급수조절장치의 수위 검출기구에 적용되는 방식 4가지를 쓰시오

플로트식, 전극식, 열팽창식, 차압식

1️⃣3️⃣

노통연관식 보일러와 수관식 보일러의 특징을 비교한 것이다.

[보기]에서 알맞은 내용을 찾아쓰시오. 물, 연소가스, 높다, 낮다, 좋다, 나쁘다 (1) 노통연관식 보일러 관 내부에는 ( ① )가[이] 흐르고. 수관식 보일러 관 내부 에는( ② )가[이] 흐른다 (2) 노통연관식 보일러 사용압력은 ( ③ ) 수관식 보일러의 사용압력은 ( ④ ) (3) 노통연관식 보일러 부하대응은 ( ⑤ ) 수관식 보일러 부하대응은 ( ⑥ )

연소가스, 물, 낮다, 높다, 나쁘다, 좋다

1️⃣4️⃣

증기 축열기(steam accumulator)의 기능을 설명하시오.

보일러에서 과잉 발생한 증기를 저장하고 부하가 증가하면 증기를 공급하여 증기 부족을 해소하는 장치이다

1️⃣5️⃣

열사용기자재 중 보일러의 적용범위 중 ( ）안에 알맞은 내용을 넣으시오.

(1) 소형 온수보일러는 전열면적이 ( ① )[m2 ] 이하이고, 최고사용압력이( ② )[MPa]이하의 온수를 발생하는 것이다. (2) 구멍탄용 온수보일러는 석탄산업법 시행령에 따른 연탄을 사용하여 온수를 발생시키는 것으로 ( ③ )만 해당한다 (3) 축열식 전기보일러는 심야전력을 사용하여 온수를 발생시켜 축열조에 저장한 후 난방에 이용하는 것으로서 정격소비전력이 ( ④ )[kW] 이하이고, 최고사용압력이 ( ⑤ )[MPa] 이하인 것이다.

14, 0.35, 금속제, 30, 0.35

1️⃣6️⃣

외기온도 27[°C]일 때 표면온도 227[°C]인 관 표면에서 방사에 의한 전열량은 자연대류에 의한 전열량의 몇 배가 되는지 계산하시오. (단, 방사율은 0.9, 스테판-볼츠만 상수는 5.7x 10-8 [W/m2 ·K4], 대류 열전달률은 5.56 [W/m2 ·K] 이다)

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

$$ =0.9\times5.7\times 10^{-8}\times \{(273+227)^4-(273+27)^4\}=2790.72[W/m^2] $$

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

$$ =5.56\times \{(273+227)-(273+27)\}=1112[W/m^2] $$

$$ 전열량비=\frac{방사전열량(Q_1)}{자연대류전열량(Q_2)}=\frac{2790.72}{1112}=2.509 $$

1️⃣7️⃣ 보일러의이상현상 ☑️

이상현상	17C06	22c07
캐리오버	20C08	23b01	24C04
방지대책	20A04	17A05
프라이밍	23c02	16a08	21c17	16c01
포밍	23A05
캐비 테이션	21B13	16a06
수격작용	21B15	16A07

보일러에서 발생하는 이상 현상에 대하여 설명하시오.

(1) 프라이밍(priming) 현상
(2) 포밍(foaming) 현상
(3) 캐리오버(carry over) 현상

O2 보일러 이상현상

프라이밍(priming) 현상 : 급격한 증발현상으로 동수면에 작은 입자의 물방울이 증기와 혼입하여 튀어 오르는 현상
포밍(foaming) 현상 : 동저부에서 작은 기포들이 수면상으로 오르면서 물거품이 발생하여 수면에 달걀모양의 기포가 덮이는 현상
캐리오버(carry over) 현상 : 프라이밍, 포밍 현상에 의하여 발생된 물방울이 증기 속에 섞여 관내를 흐르는 현상으로 기수공발, 비수현상이라 한다

1️⃣8️⃣ 보일러 계산

보일러 급수펌프의 전동기(motor)에 고장이 발생하여 교체하고자 한다. [보기]의 펌프 및 전동기 조건을 이용하여 물음에 답하시오

(1)교체할 전동기 용량을 계산하시오

(2)계산된 전동기 용량으로 보기에 제시된 기성품 전동기 중에서 최소 용량의 것을 선택하시오

C3 보일러 용량계산

\[ kW=\frac{P\times Q}{\eta_p}=\frac{(\gamma \times H)\times Q}{\eta_p}=\frac{(\rho\times g\times H)}{\eta_p} \]

$$ =\frac{(1000\times 9.81\times 15)\times(\frac{12000}{1000\times 3600})}{0.75}=654[W] $$

$$ 전동기용량=\frac{펌프축동력\times \alpha}{\eta_m}=\frac{0.65\times 2}{0.95}=1.368 $$

에너지 21년기출C

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