CQ4L

에너지 25년기출A

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제공

4
안

01폐열회수장치 B2

급수예열기의 장점 3가지를 쓰시오

B2 절탄기(급수예열기) (*열불응연)

✲온도계는 절탄기 입구

장점

  • 보일러 열효율이 향상된다.
  • 급수 중 불순물을 일부 제거한다.
  • 열응력 발생을 방지한다.
  • 연료 소비량이 감소한다.

단점

  • 통풍저항 증가된다.
  • 연돌의 통풍력이 저하된다.
  • 연소가스 온도 저하로 인한 저온부식의 우려가 있다.
  • 연도의 청소가 어렵다.
  • 연도의 점검 및 검사가 곤란하다.

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02대수평균온도차 E3

대향류형 열교환기가 있다. 고온 측 유체가 80[℃]로 들어가 50[℃]로 나오고, 저온 측 유체가 20[℃]로 들어가 30[℃]로 나올 때, 대수평균온도차는 얼마인가

E3 대수온도차(*LMTD)

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

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03소형온수보일러 (신출)

다음은 열사용기자재에 대한 내용이다. 빈칸에 알맞은 말을 적으시오

(소형 온수보일러)는 가정용 또는 소규모 시설용으로 주로 사용되며, 전열 면적과 최고 사용압력 제한을 통해 안전성을 확보한다. 2대 이상 온수보일러를 함께 사용하는경우에는 캐스케이드 보일러로 정의되며, 이경우 최대가스 사용량의 합은 (17)[kg/h]초과이어야 하며, 도시가스인 경우 (232.6)kW를 초과해야 한다.

04열전대 온도계 H7

열전대 온도계는 2개의 서로 다른 재질의 금속을 접합하여 그 양단의 온도차에 의해 발생하는 기전력 차이를 이용하여 온도를 측정하는 온도계이다. 다음을 답하시오.
1)이 온도계에서 사용되는 현상은 무엇인지 쓰시오
2)열전대의 온도측정방법에 사용되는 특수전선으로 Cu-Ni합금과 같은 다른 재질을 사용 할 수 있는 전선을 쓰시오.

제백효과, 보상도선

05연소가스량 계산

공기비가 1.3일 때, 사용되는 연료의 양은 310[Nm³/h]이고 이론공기량은 10.62[Nm³/Nm³]이다. 절탄기를 통해서 급수를 12[℃]에서 60[℃]까지 예열을 한다고 할 때, 절탄기 입구의 배기가스의 온도가 220[℃]이고, 출구의 배기가스온도는 105[℃]이다. 이론 연소가스량은 11.89Nm³/h일때 급수량 Nm³/h은 얼마인지 구하시오.(단 배기가스의 비열은 1.42[kJ/Nm³·K], 급수의 비열은 94.184[kJ/Nm³·K]이며 절탄기의 열손실은 없다고 가정한다.)

실제 연소가스량

G=310x(11.89+(1.3-1)x10.62)=4673.56 [Nm³/h]

배기가스에서 흡수한 열량=급수를 예열한 열량

GC∆t=GC∆t

\[G=\frac{4673.56\times1.42\times(220-105)}{4.18\times(60-12)}=3800.15[Nm³/h]\]

06절탄기 환산급수량

급수량이 2000[L/h]인 절탄기의 급수의 입구온도가 40[℃]이고 출구온도가 80[℃]이며 40[℃]일 때의 비체적은 1.0078[L/kg]이고 80[℃] 일 때의 비체적은 1.0292[L/kg]이다. 이때 환산급수량[kg/h]을 계산하시오

절탄기의 경우 입구를 기준으로 하여 측정한다.

\[W=\frac{W_0}{W_1}=\frac{급수량}{비체적}\]

07보존법

다음에서 설명한 보일러의 용수보존법은 무엇인지 쓰시오

2~3개월 정도의 단기 보존 시에 사용되며 보일러수는 pH11정도로 유지되도록 해야 하지만, 겨울철 동결에 주의해야 한다.

만수 보존법

08에너지이용합리화법

다음은 에너지이용합리화법의 제32조에 해당하는 내용으로 에너지 진단과정을 나타낸다. 빈칸에 알맞은 말을 적으시오

(산업통상자원부장관)은 관계 행정기관의 장과 협의하여(에너지다소비사업자)가 에너지를 효율적으로 관리하기 위하여 필요한 기준(이하”에너지관리지군”이라 한다)을 부문별로 정하여 고시하여야 한다

(에너지다소비사업자)는 (산업통상자원부장관)이지정하는 (에너지진단전문기관(진단기관))으로부터 3년 이상의 범위에서 대통령령으로 정하는 기간마다 그 사업장에 대하여 에너지진단을 받아야 한다. 다만 물리적 또는 기술적으로 에너지진단을 실시할 수 없거나 에너지진단의 효과가 적은 아파트, 발전소 등 산업통상자원부령으로 정하는 범위에 해당하는 사업장은 그러하지 아니하다

(산업통상자원부장관)은 대통령령으로 정하는 바에 따라 에너지진단업무에 관한 (자료제출)을 요구하는 등 (에너지지단전문기관(진단기관))을 관리 감독한다

(산업통상자원부장관)은 자체에너지절감실적이 우수하다고 인정되는 (에너지다소비사업자)에 대하여는 산업통상자원부령으로 정하는 바에 따라 에너지진단을 면제하거나 에너지진단주기를 연장할 수 있다

산업통상자원부장관은 에너지진단 결과(에너지다소비사업자)가 에너지 관리기준을 지키고 있지 아니한 경우에는 (에너지관리기준의 이행을 위한 지도(에너지관리지도))를 할 수 있다.

에너지이용합리화법 제32조(에너지진단 등)

09.복사전열량 D0

두 개의 무한한 크기를 지닌 평행한 평판 사이에서 복사에 의한 열전달이 이루어지고 있다고 가정할 때, 첫번째 판에 대한 복사능 ε₁은 0.5 온도 T₁은 1000도이고, 두번째 판에대한 복사능 ε₂은 0.9 온도 T₂은 500도이며, 각 판의 전열면적은 5m²로 같다고 하면 단위면적당 복사에 의한 전열량은 몇[W/m²] 인지 계산하시오(단, 스테판 볼츠만의 상수σ=5.67 10-8[W/m²K⁴] 이다.)

\[Q=\epsilon\sigma AT^4\]

\[\frac{1}{\epsilon}=\frac{1}{\epsilon_1}+\frac{1}{\epsilon_2}-1=\frac{1}{0.5}\frac{1}{0.9}-1\] \[\epsilon=0.4737\]

\[q=\frac{Q}{A}=\epsilon\sigma T^4\] \[=\epsilon\sigma (T_1^4-T_2^4)=0.4737\times5.67\times10^{-8}\] \[\times ((273.15+1000)^4-(273.15+500)^4)\]

=60970.37[W/m²]

10보일러

온수보일러 자동제어에 사용되는 릴레이 부품장치이다. 아래에 주어진 부품이 부착되는 장소를 각각쓰시오
1)스텍 릴레이(연도)
2)컴비네이션 릴레이(보일러 본체)
3)프로텍터 릴레이(연소 버너)

11블럭선도

다음은 자동제어에서 전달함수의 블록선도이다.

12가마울림 D1

보일러 운전 시 가마울림이 일어날 수 있다. 가마울림현상을 방지대책 4가지를 쓰시오

K4 가마울림현상 (수비완통느에)
  • ❶ 연료 속에 함유된 수분이나 공기는 제거한다
  • ❷ 공연비를 좋게 한다
  • ● 연소실내에서 완전연소시킨다
  • ● 통풍조절을 적정하게 조절 한다
  • ❸ 연소속도를 너무 느리게하지 않는다
  • ● 연소실에 에어포켓을 제거한다
  • ❹ 연도의 단면이 급격히 변화하지 않도록 한다
  • ● 2차 연소를 방지한다
  • ● 노 내의 연도 내에 불필요한 공기가 유입되지 않도록 한다

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13통풍력 F6

연돌의 통풍력을 측정한 결과 2.5[mmAq], 배기가스의 평균 온도 90[℃], 외기온도 10[℃]일 때, 실제 굴뚝의 높이는 몇[m]인지 구하시오. (단, 표준상태에서 공기의 밀도는 1.295[kg/m³], 배기가스의 밀도는 1.423[kg/m³], 실제통풍력은 이론통풍력의 80[%]이다)

$$ Z=273H\left[\frac{\gamma_a}{T_a}-\frac{\gamma_g}{T_g}\right]\times \eta\ [mmH_2O] $$

14유량계 H2

차압식 유량계에서 차압이 18000pa일 때 유량이 31[m³/h]이었다. 차압이 8820pa일 때의 유량은 약 몇[m³/h]인가?

\[\frac{Q_1}{Q_2}=\frac{\sqrt{\Delta P_1}}{\sqrt{\Delta P_2}}\]

\[유량Q=CA\sqrt{\frac{2\Delta P}{\rho}}\]

15공기량계산 G0

연료 1[kg]의 성분을 분석한 결과C:0.66, H:0.059, S:0.011 O:0.199이며 N은 무시한다. 공기비는 1.3일 때 완전연소시키기 위해 소요되는 실제공기량과 생성되는 실제건연소가스량은 몇[Nm³/kg]인가 각각 계산하시오.

G0 이론산소량(O₀)

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

G0 이론공기량(A₀)

\[ A_{0}[Nm/kg]=\frac{22.4}{0.21}(\frac{C}{12} +\frac{H-\frac{O}{8}}{4}+\frac{S}{32}) \]

$$ A_0[Nm/kg]=\frac{O_0}{0.21}=8.89C+26.67(H-\frac{O}{8})+3.33S \\ A_0[kg/kg]=\frac{O_0}{0.232}=11.49C+34.5(H-\frac{O}{8})+4.31S $$

G5 건연소가스량(Gd)

\[ G_{0d}=8.89C+21.1(H-\frac{O}{8})+3.33S+0.8N \]
\[ G_d=G+B=G+(m-1)A_0 \]
\[ G_d=(m-0.21)A_0+1.867C+0.7S+0.8N \]

16보일샤를의 법칙

보일러의 연료장치 중 유량계를 점검한 결과 온도 10[℃]에서 가스공급압력이 4000[mmH₂O] 일때 가스연료의 사용량은 100[m³/h]이다 0[℃]에서의 연료의 부피는 몇[Nm³/h] 인가

\[\frac{P_1V_1}{T_1}=C \]

17축동력계산

내경 20[cm]인 원형 관에 비중 0.9인 액체가 펌프에서 속도 2[m/s]로 높이 5[m]로 송출되고 있다. 흡입으로부터 최종 토출구까지 배관의 길이는 10m이다. 흡입 측은 진공압75[mmHg]이고, 토축구의 절대압력은 120[kPa]일 때 축동력 kW을 계산하시오.(단, 펌프의 효율은 90% 대기압은 101[kPa], 관마찰계수0.22 엘보 및 밸브의 손실계수는 각각 1.5, 2이고 관로에는 토출 측 밸브만 있는 것으로 가정하고 주어지지 않은 조건은 무시한다.)

흡입측 실양정

\[H_1=\frac{P}{\gamma}=\frac{76[mmHg]\times\frac{10332[kgf/m^2]}{760mmHg}}{0.9\times 1000[kgf/m^3]}=1.148[m]\]

토출구의 실양정

\[H_2=\frac{P}{\gamma}=\frac{19[kPa]\times\frac{10332[kgf/m^2]}{101.325[kPa]}}{0.9\times 1000[kgf/m^3]}=2.152[m]\]

마찰손실에 의한 수두(달시 방정식 사용)

\[H_3=f\frac{L}{D}\frac{V^2}{2g}=0.02\times\frac{10}{0.2}\times\frac{2^2}{2\times9.8}=0.204[m]\]

엘보와 밸브의 손실계수에의한 수

\[H_4=K\frac{V^2}{2g}=(2\times1.5+2)\times\frac{2^2}{2\times9.8}=1.02[m]\]

유량계산

\[Q=A\cdot v=\frac{\pi D^2}{4}\times v=\frac{0.2^2\times \pi}{4}\times2=0.0628[m^3/s]\]

펌프의 축동력 계산

\[L=\frac{\gamma HQ}{102\eta}=\frac{0.9\times1000\times9.524\times0.0628}{102\times0.9}=5.86[kW]\]

18랭킨사이클 N4

랭킨 사이클에서 터빈 출구의 엔탈피 2210[kJ/kg]이고 보일러 출구 엔탈피는 2763[kJ/kg]이다. 펌프의 입구 엔탈피는 339[kJ/kg]라고 할 때 랭킨 열효율을 계산하시오(단, 펌프의 일은 무시한다)

랭킨사이클 : 펌프->보일러->터빈->복수기->펌프

\[\eta=\frac{W}{Q_{in}}=\frac{Q_{in}-Q_{out}}{Q_{in}}=1-\frac{Q_{out}}{Q_{in}}\]

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