에너지 22년기출C

21A*	21B‘	21C
22A	22B“	22C*
23A	23B	23C

1️⃣ 수냉노벽(면흡보열무) ☑️A1

노통	18A04	22C06	23B05
연관	17B08
수관	22A08	20D07
장점	17C02	20a07	23c07
노벽	22C01

►수관식 보일러의 연소실 벽면에 수냉노벽을 설치하였을 때의 장점 4가지

A3 수냉노벽(면흡보열무)

전열면적의 증가로 증발량이 많아진다
연소실내의 복사열을 흡수한다
연소실 노벽을 보호한다
연소실 열부하를 높인다
노벽의 무게를 경감시킬 수 있다

2️⃣ 폐열회수계산 ☑️B3

효율	16B14	22C02		23B10
	20D18
연료 절감율	16C10	24B18	21A14	16A13
	20C15	23A01

보일러를 가동하는데 소요되는 연료를 절약하기 위해 배기가스의 여열을 회수하여 급수를 예열하는 장치를 연도에 설치하였을 때 다음 물음에 답하시오.

급수량 : 4,000[kg/h]
배기가스량 : 49,500[kg/h]
장치 입구 급수온도 : 45[℃]
장치 출구 급수온도 : 75[℃]
장치 입구 배기가스 온도 : 330[℃]
장치 출구 배기가스온도 : 320[℃]
급수 비열 : 4.18[kJ/kg·℃]
배기가스 평균비열 : 1.35[kJ/kg·℃]

(1) 이 장치의 명칭을 쓰시오.

절탄기

(2) 이 장치의 운전조건이 [보기]와 같은 때 효율[%]을 구하시오

B3 절탄기효율

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

$$ Q_w=Q_f\times \eta $$

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

$$ 4.18\times4000\times(75-45) = 1.35\times49500\times(330-320)\eta \\ \eta=\frac{4.18\times4000\times(75-45)}{1.35\times49500\times(330-320)}=0.7506 $$

3️⃣가마울림현상(수밸량면2) ☑️D1

슬래킹	16A10	17A06	17C07	21C04
온도	22A11	23A11	20C04	18B07
가마울림	17A01	22C03	23b03
요로	16B07	16b08	23B02	20B02

►가마울림 현상의 방지대책 5가지를 쓰시오.

K4 가마울림현상 (수밸량면2)

❶ 연료 속에 함유된 수분이나 공기는 제거한다
❷ 연료량과 공급되는 공기량의 밸런스를 맞춘다
❸ 무리한 연소와 연소량의 급격한 변동은 피한다
❹ 연도의 단면이 급격히 변화하지 않도록 한다
● 2차 연소를 방지한다
● 2차 공기를 가열하여 통풍조절을 적정하게 한다
● 노 내의 연도 내에 불필요한 공기가 유입되지 않도록 한다
● 연소실내에서 완전연소시킨다
● 연소실이나 연도를 연소가스가 원활하게 흐르도록 개량한다

4️⃣증기감압밸브 (근스기패압) ☑️P1

슈트블로	17b07	19b08	20d08	22a01
감압밸브	22C04	18B02
바이패스	17A09	20C11
역화	17B02	24a16

►증기 감압밸브 설치 시 주의사항 5가지를 쓰시오.

P2 증기감압밸브 (근스기패압)

보일러에서 발생된 고압의 증기를 저압의 증기로 만들고, 부하측의 증기압력을 일정하게 유지시키고, 부하변동에 따른 증기의 소비량을 절감시킨다.

피스톤식, 다이어프램식, 벨로즈식

감압밸브는 가능한 사용처에 가깝게 설치한다.
감압밸브 입구측에 반드시 스트레이너를 설치한다
감압밸브 앞에서 기수분리기 또는 스팀트랩에 의해 응축수가 제거되도록 한다
감압밸브 앞에 사용되는 리듀서는 편심리듀서를 사용한다
바이패스 배관 및 바이패스 밸브를 설비하여 고장 등에 대비한다
감압밸브 입구 및 출구측에 압력계를 설치하여 입출구 압력을 확인할 수 있도록 한다
감압밸브 전 후 배관의 관경 선정에 주의하여야 한다

5️⃣이론산소량(O₀) G0

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

조성이 중랑비로 C 70[%], H 20[%], O 2[%], S 3[%], 기타 5[％]인 중유를 연소시킬때 필요한 이론산소량을 계산하시오.

G0 이론산소량(O₀)

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

$$ O_{0}=\frac{22.4}{12} C+\frac{22.4}{4}(H-\frac{O}{8})+\frac{22.4}{32}S $$

$$ O_0=1.867C+5.6(H-\frac{O}{8})+0.7S $$

$$ O_0\\=(1.867\times 0.7)+5.6\times(0.2-\frac{0.02}{8})+(0.7\times 0.03) \\ =2.433[Nm^3/kg] $$

6️⃣노통보일러 ☑️A1

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

노통 보일러의 종류 2가지를 쓰시오.

A1 노통보일러

❶ 코르니쉬(Cornish) ❷ 랭커셔(Lancashire)

7️⃣ 이상증발

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 이상증발을 초래하는 원인 중 운전방법에 따른 원인을 4가지

O1 이상증발

주증기밸브를 급개할 때
고수위 운전시
증기 부하가 과대할때
보일러수에 불순물 다량 함유시
보일러수의 농축시
증기압력을 급격히 강하시킨 경우

8️⃣ 저온부식

고온	18B05
저온	18A09	21A08	24c05
	20A05	22B07
보일러	16C06	19B05	22A16	18C01
계산	22C08

►보일러 보급수 2,000[톤] 중에 용존산소가 9[ppm] 용해되어 있을 때 이를 제거하기위하여 아황산나트륨(Na₂SO₃)은 몇 [kg]이 필요한가?

K3 저온부식계산

2Na₂SO₃+O₂→Na₂SO₄

$$ (2000\times10^6)\times\frac{9}{10^6}=18000[g] $$

$$ 2\times 126[g]:32[g]=x[g]:18000[g] $$

$$ x=\frac{2\times 126\times 18000}{32}=141750[g] $$

9️⃣ 보온재(전내흡비온,두) ☑️D1

조건	17C07	20B10	22B11
전내흡비온두	16c03	22C09
원인	17a07	24c12	19A06
내화물	23C01	24A09	16A01

보온재의 열전도율이 낮아지는 조건에 대하여 하단 표에 ‘증가’ 또는 ‘감소’를 쓰시오

두께가 두꺼울수록 기공률이 클수록 재질 내 수분이 많을수록 내외부 온도차가 클수록

증가, 증가, 감소

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

🔟 냉매순환(압응수팽증)

[보기]에 제시된 기기의 명칭을 보고 냉매순환 순서를 쓰시오.

수액기 증발기 팽창벨브 응축기

압축기→( )→( )→( )→( )→압축기

N9 냉매순환(압응수팽증)

압축기→( 응축기 )→( 수액기 )→( 팽창밸브 )→( 증발기 )→압축기

1️⃣1️⃣ 11

질량 1kg의 공기가 밀폐계에서 압력과 체적이 100, 1 이어쓴데 폴리트로픽과정을 거쳐체적이 0.5 이 되었다 최종온도와 내두에너지의 변화량을 각각 구하시오(단 공기의 기체상수는 287 정적비열은 718 정압비열은 1005 폴리트로픽 지수는 1.3이다)

그림과 같이 A→B→C→A 순서로 작동하는 사이클에서 Pa= 300 [kPa]. Pb =200[kPa] va=2[m]이 vb =5[m]가, 외기온도 20[℃]일 때 1사이클에서 한 일[kJ]과 엔트로피 변화(kJ/kg·K]는 얼마인가?

$$ W=\Delta ABC=\frac{1}{2}\times(300-200)\times(5-2)=150[kNm]=150[kJ] $$

$$ \Delta S=C_p\ln(\frac{v_b}{v_a})+C_v\ln(\frac{P_a}{P_b}) \\ =1.006\times \ln(\frac{5}{2})+0.718\times \ln(\frac{300}{200})=1.212[kJ/kgK] $$

1️⃣2️⃣ 랭킨사이클 ☑️N4

랭킨	17C14	18A11	18C16
	19C15	23C17
	18C12	22C12
엔탈피	16B15	17C13

다음 그림은 랭킨사이클의 온도-엔트로피 선도이다 h₁=192[kJ/kg], h₂=194[kJ/kg], h₃=2802[kJ/kg], h₄=2010[kJ/kg] 일때, 열효율[%]을 구하시오.

$$\eta_1=\frac{W_{net}}{Q_1}=\frac{h_3-h_4}{h_3-h_1}$$

$$\eta=\frac{2802-2010}{2802-192}=0.3034$$

랭킨 사이클에서 최고압력 8[MPa], 최고온도 600[℃],
배압 100[kPaJ] 터빈효율이 90[％]일 때 주어진 선도와 표를 이용하여 물음에 답하시오.

(단, 랭킨사이클 선도에서 2-3’구간은 열손실이 발생하였고 나머지 구간은 이론 변화가 정상적으로 이루어 졌다.)

(1) 복수기 입구의 실제 엔탈피(h3)를 구하시오.

(2) 보일러 입구의 엔탈피(h1)를 구하시오. (단 펌프 압축률은 무시한다)

(3) 랭킨 사이클 효율을 구하시오.

복수기 입구의 건조도 계산 터빈이 팽창과정은 등엔트로피과정이므로 s2=s3이고 s2=s3’+x3(s3’’-s3’)에서 건조도 x3를 구한다

$$ x_3=\frac{s_2-s_3′}{s_3”-s_3′}=\frac{7.0206-1.3026}{7.3589-1.3026}=0.9441 $$

1)복수기 입구(터빈출구)의 비엔탈피(h3)계산

$$ h_3=h_3’+x_3(h_3”-h_3′) \\ =417.51+0.9441*(2675.0-417.51) \\ =2548.806[kJ/kg] $$

2)복수기 입구(터빈출구)의 실제 엔탈피계산 : 터빈의 열효율

$$ \eta_T=\frac{실제터빈일}{이론터빈일}=\frac{h_2-h_3′}{h_2-h_3} $$

$$ h_3’=h_2-\eta_T(h_2-h_3) \\ =3642.0-0.9(3642.0-2548.81)=2658.129[kJ/kg] $$

$$ W_P=h_1-h_4=v’_4(P_2-P_1) $$

$$ h_1=h_4+v_4(P_2-P_1) \\ =417.51+0.001043*((8*1000)-100)=425.749[kJ/kg] $$

3)펌프일을 감안한 이론 열효율 계산

$$ \eta_R=\frac{(h_2-h_3)-(h_1-h_4)}{h_2-h_1}\times 100 \\ \frac{(3642.0-2548.81)-(425.75-417.51)}{3642.0-425.75}\times100=33.733[\%] $$

1️⃣3️⃣전도열계산(구형용기) D7

	17B14	17C12	18B11	20C17
중간온도	16B12	19A12	20A12
	22A07			21B11
중공원통	16C11	18C13	19C12
다층벽	22B18	21A18	20D12	23B12
구형용기	22C13	16A14	24B17
스케일	16C09	20D16

►안쪽 반지름 50[㎝], 바깥반지름 90[㎝], 열전도율(λ) 41.87[W/m·K]인 구형 고압반응용기 내외의 표면온도가 각각 563[K], 543[K]일 때 열손실은 몇[kW]인가?

D8 구형용기의 열전도 계산

$$ Q=L\frac{4\pi(T_i-T_o)}{\frac{1}{r_i}-\frac{1}{r_o}} $$

$$ Q=\lambda \frac{4\pi (t_i-t_o)}{\frac{1}{r_i}-\frac{1}{r_o}} $$

$$ =41.87\times10^{-3}\times \frac{4\pi(563-543)}{\frac{1}{0.5}-\frac{1}{0.9}}=11.838[kW] $$

1️⃣4️⃣ 노즐의속도

피토관	18c04
계산U	18A12	19C14	20A11
계산	22A05	16C13	18B13	21A15
	22B14	19B12	22C14
	21C02

건조 포화증기가 노즐 내를 단열적으로 흐를 때 출구 엔탈피가 입구 엔탈피보다 400[kJ/kg]만큼 감소한다. 노즐 입구에서의 속도가 10[m/s]일 때 노즐 출구에서의 속도[m/s]를 구하시오.

I5 노즐의속도

$$ w_2=\sqrt{2(h_1-h_2)+w_1^2} $$

$$ w_2=\sqrt{2\frac{k}{k-1}\times RT_1\times\{1-(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}}\}} $$

$$ w_2=\sqrt{2(h_1-h_2)+w_1^2} $$

$$ =\sqrt{2\times(400\times10^3)+10^2}=894.483[m/s] $$

1️⃣5️⃣ 미분탄연소기

석탄을 200메쉬(mesh)이하로 분쇄해서 1차 공기와 혼합하여 연소실에 분사하는 보일러의 연소장치 명칭과 단점 3가지를 쓰시오

F 미분탄연소기

석탄을 200메쉬(mesh)이하로 분쇄해서 1차 공기와 혼합하여 연소실에 분사하는 보일러의 연소장치

➕ 적은공기비로 완전 연소가 가능하다 ➕ 점화, 소화가 쉽고 부하변동에 대응하기 쉽다 ➕ 대용량에 적당하고, 사용연료 범위가 넓다

➖ 설비비 유지비가 많이소요된다 ➖ 회, 분진 등이 많이 발생하여 집진장치가 필요하다 ➖ 연소실이 크고, 폭발의 위험성이 크다

1️⃣6️⃣ 원통보일러 동판의 최소두께必

동체의 안지름이 2500[㎜], 최고사용압력이 1.5[MPa]인 원통보일러 동판의 최소두께[㎜]를 구하시오. (단, 강판의 인장강도 450[N/㎟] 안전율 4.5, 용접부의 이음효율 0.71, 부식여부는 2[㎜], 동체의 증기온도에 대응하는 값(k)은 무시한다)

E 원통보일러 동판의 최소두께

$$ t=\frac{PD}{2\times \sigma_a\times\eta-2P(1-k)}+\alpha $$

$$ =\frac{1.5\times 2500}{2\times\frac{450}{4.5}\times 0.71-2\times 1.5\times(1-0)}=28.978[mm] $$

1️⃣7️⃣

검사대상기기의 계속사용검사 증 운전성능검사 대상에서 제외되는 보일러 종류 3가지를 쓰시오

혼소용 보일러 폐목 등 고체연료용 보일러 공정 부생가스 또는 폐가스를 사용하는 보일러

열사용기자재의 검사 및 검사면제에 관한 기준 제25장

1️⃣8️⃣ 대수온도차 ☑️E3

응용	22C18	21B09	24A13
기본	16C14	20C18	17A15	21A11
	24b02	22d13

대향류 열교환기에서 냉각수를 0.8[kg/s]로 순환시켜 고온유체를 80[℃]에서 50[℃]로 냉각시키고 냉각수는 20[℃]로 유입되어 열교환 후 40[℃]로 상승될 때 열교환기 전열면적[㎡]을 구하시오
(단, 냉각수 비열은 4180[J/kg℃] 열교환기 전열벽의 열관류율은 125[W/㎡℃], 기타 손실은 없는 것으로 한다)

E3 대수온도차

\[\Delta t_m=\frac{\Delta t_1-\Delta t_2}{\ln(\frac{\Delta t_1}{\Delta t_2})} \]

$$ Q_1=mC\Delta t $$

$$ =0.8\times4180\times(40-20)=66880[J/s] $$

$$ \Delta t_m=\frac{\Delta t_1-\Delta t_2}{\ln(\frac{\Delta t_1}{\Delta t_2})} $$

$$ =\frac{40-30}{\ln(\frac{40}{30})}=34.760[℃] $$

$$ F=\frac{Q}{K\Delta t_m} $$

$$ =\frac{66880}{125\times34.76}=15.392[m^2] $$

에너지 22년기출C

에너지 22년기출C