CQ4L

25년기출A

—

제공

4
안
23A23B23C
24A24B24C
25A25B25C

1️⃣☑️폐열회수장치 B34

급수예열기의 장점 3가지를 쓰시오

명칭19C0118C03
24C0220B0317C05
과열기23B0821B0219B0320D03
조절18A0818B06
절탄기
열불응연		25A0123C0820A0118A10
공기예열
효불효연		23C0420C03
2303

B34 절탄기(급수예열기) (*열불응연)

절탄기(급수예열기 economizer)
✲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.

2601

2️⃣☑️대수평균온도차 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

응용22C1821B0924A13
기본25A0220C1817A1521A11
24D0222D13

E3 대수온도차(*LMTD)

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

2601

03☑️ 소형온수보일러 (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.

4️⃣☑️ 온도계 H7

열전대 온도계는 2개의 서로 다른 재질의 금속을 접합하여 그 양단의 온도차에 의해 발생하는 기전력 차이를 이용하여 온도를 측정하는 온도계이다. 다음을 답하시오.

측정원리21A07
열전대19A0125A0420C07

1)이 온도계에서 사용되는 현상은 무엇인지 쓰시오
2)열전대의 온도측정방법에 사용되는 특수전선으로 Cu-Ni합금과 같은 다른 재질을 사용 할 수 있는 전선을 쓰시오.

H7 열전대 온도계

두 개의 금속을 접합하여 생기는 기전력을 이용하여 온도를 측정(제백효과)

  • 내구성이 뛰어나고, 다양한 온도 범위에서 사용할수 있다
  • 비교적 높은 온도 측정에 사용된다
  • 열기전력이 크고 온도증가에 따라 연속적으로 상승해야 한다
  • 기준접점의 온도를 일정하게 유지해야 한다
  • 좁은장소의 온도계측이 가능하다
  • 기준 접점장치가 필요하다(보상도선)

열전대 구비조건

  • ❶열전도율이 작을것
  • ❷전기저항과 온도계수가 작을것
  • ❸기계적 강도가 크고 내열성 내식성이 있을것
  • ❹온도상승에 따른 열기전력이 클것
  • 온도상승에 따라 연속적으로 상승할 것
  • 열기전력의 특성이 안정되고 장시간 사용해도 변형이 없을 것
  • 재료의 구입이 쉽고(경제적이고) 내구성이 있을 것
  • 재생도가 크고 가공이 용이할 것

5️⃣☑️폐열회수계산 계산 B4

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 11.89[Nm³/h]일때 급수량 [Nm³/h]은 얼마인지 구하시오.

효율20D1816B1422C02★
절감율16C1024B1821A14
온도23A0116A1322A14
감소량23A1518A13
손실감소24A1023A0722B0920C15
절감금액23B10

(단 배기가스의 비열은 1.42[kJ/Nm³·K], 급수의 비열은 4.184[kJ/Nm³·K]이며 절탄기의 열손실은 없다고 가정한다.)

실제 연소가스량(G1)

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

배기가스에서 흡수한 열량=급수를 예열한 열량

GC∆t=GC∆t

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

6️⃣☑️절탄기 환산급수량 B4

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

효율20D1816B1422C02★
절감율16C1024B1821A14
온도23A0116A1322A14
감소량23A1518A13
손실감소24A1023A0722B0920C15
절감금액23B10

절탄기의 경우 입구를 기준으로 하여 측정한다.

\[W=\frac{W_0}{W_1}=\frac{급수량}{비체적}\] \[=2000/1.0078=1984.52\]

7️⃣☑️ 보존법 J4

다음에서 설명한 보일러의 용수보존법은 무엇인지 쓰시오

고온18B05
저온24C05 21A0818A09
22B0720A05
보일러22A1619B0518C01
부식계산22C08
보존법25A07

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

만수 보존법

8️⃣☑️ 에너지이용합리화법 J9

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

25A08
23C03

J9 에너지이용합리화법 제32조(에너지진단 등)

(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)

9️⃣☑️ 복사전열량 D9

두 개의 무한한 크기를 지닌 평행한 평판 사이에서 복사에 의한 열전달이 이루어지고 있다고 가정할 때, 첫번째 판에 대한 복사능 ε₁은 0.5 온도 T₁은 1000[℃]이고, 두번째 판에대한 복사능 ε₂은 0.9 온도 T₂은 500[℃]이며, 각 판의 전열면적은 5[m²]로 같다고 하면 단위면적당 복사에 의한 전열량은 몇[W/m²] 인지 계산하시오

복사난방21A0216B0619b0924b03
복사25A09
대류15B08
전도24B17

(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]

D9 복사전열량

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

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

$$ Q=\epsilon\cdot C_b\cdot\{(\frac{T_1}{100})^4\cdot (\frac{T_2}{100})^4\}\cdot F_1 $$

복사열전달률

$$ \alpha_R=\frac{\epsilon\cdot C_b\cdot\{(\frac{T_1}{100})^4\cdot (\frac{T_2}{100})^4\}}{T_1-T_2} $$

10☑️ 보일러

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)

11☑️블럭선도 J1

다음은 자동제어에서 전달함수의 블록선도이다.

\[C(s)=\frac{G_1(s)G_2(s)}{1+G_1(s)G_2(s)H(s)}\]

1️⃣2️⃣☑️ 가마울림 D13

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

슬래킹21C0416A10
온도22A1123A1120C0418B07
가마울림22C0323B0325A12
요로20B0216B08
23B0220A06

D13 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

2601

D13 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

2602

1️⃣3️⃣☑️통풍력 F5

연돌의 통풍력을 측정한 결과 2.5[mmAq], 배기가스의 평균 온도 90[℃], 외기온도 10[℃]일 때, 실제 굴뚝의 높이는 몇[m]인지 구하시오.

자연통풍24C0121B04
강제통풍22B04
통풍력24B1421c0919b1519a11 
25A13
상사21B0521B12 17b06 

(단, 표준상태에서 공기의 밀도는 1.295[kg/m³], 배기가스의 밀도는 1.423[kg/m³], 실제통풍력은 이론통풍력의 80[%]이다)

통풍력 F5

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

$$ 2.5=273H\left[\frac{1.295}{273+10}-\frac{1.423}{273+10}\right]\times 0.8\ [mmH_2O] $$

h=17.45

14☑️ 유량계 H2

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

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

\[\frac{31}{Q_2}=\frac{\sqrt{18000}}{\sqrt{8820}}\]

Q2=21.7

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

H2 유량

유량계산

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

\[Q=CAv_{m}=CA\sqrt{\frac{2g}{1-m^2}\times \frac{P_t-P_s}{\gamma}} \\ =CA\sqrt{\frac{2gh}{1-m^2}\times \frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}} \\ =CA\sqrt{\frac{2gh}{1-m^2}\times \frac{\rho_m-\rho}{\rho}}\]

H6 레이놀즈수(Re)

\[Re=\frac{\rho VD}{\mu}=\frac{VD}{v}\]

15☑️ 공기량계산 G0

연료 1[kg]의 성분을 분석한 결과 C: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)

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

\[ O_0[Nm/kg]=1.867C+5.6(H-\frac{O}{8})+0.7S\] \[ O_0[Nm/kg]=1.867\times0.66+5.6(0.059-\frac{0.199}{8})\\+0.7\times0.011=1.43102\]

\[A_0=\frac{O_0}{0.21}=\frac{1.43102}{0.21}=6.814\]

\[A=mA_0=1.3\times6.814=8.86\]

\[G_{0d}=0.79A_0+1.867C+0.7S+0.8S\] \[=0.79\times6.814+1.867\times0.66+0.7\times0.011 \\+0.8\times0=6.623\] \[G_d=G_{d0}+A=G_{d0}+(m-1)A_0 \\=6.623+(1.3-1)\times6.623+(1.3-1)\times6.814 \\=8.67\]

16☑️ 보일샤를의 법칙 N6

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

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

\[P-1=대기압+게이지압력=10332+4000=14332[mmH_2O]\] \[\frac{14332\times100}{273.15+10}=\frac{10332\times x}{273.15}\] \[x=133.82\]

17☑️축동력계산 F6 H2

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

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

18☑️ 랭킨사이클 N2

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

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

\[\eta=1-\frac{1880}{2424}=0.2244=22.44[\%]\]

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