에너지 18년기출A"

에너지 18년기출A

1️⃣청관제(피치연조탈밍)

보일러수 내처리 방법 중 청관제를 사용하는 목적 4가지를 쓰시오.

K1 청관제의 기능(피치연조탈밍)

보일러수의 pH조정
가성취화 방지
보일러수의 연화
슬러지조정
보일러수의 탈산소
포밍방지

랭킨사이클로 작동하는 증기원동소에서
터빈 입구의 과열증기 온도는 500[℃], 압력은 2[MPa]이며, 터빈 출구의 압력은 5[kPa]이다. 펌프일을 무시하는 경우 이 사이클의 열효율[%]을 계산하시오.
(단. 터빈 입구의 과열증기 엔탈피는 3465[kJ/kg]이고, 터빈 출구의 엔탈피는 2556[kJ/kg]이며, 5[kPa]일 때 급수엔탈피는 135[kJ/kg]이다.)

N4 랭킨사이클(효율)

\[ \eta=\frac{W_T}{Q_1}\times 100=\frac{h_2-h_3}{h_2-h_4}\times 100 \]

\[ =\frac{3465-2556}{3465-135}\times100=27.297[\%] \]

3️⃣정압계산(피토관)

압력 101.325[kPa], 온도 15[℃]에서 공기의 밀도가 1.225[kg/m]이며, 피토관에 설치된 시차 액주계에서 높이차가 330[mmHg]일 때 공기의 유속[m/s]은 얼마인가?

I2 정압계산(피토관)

\[V=\sqrt{2gh\frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}} \]

$$ =\sqrt{2\times9.8\times0.33\times\frac{13600-1.225}{1.225}}=267.958[m/s] $$

4️⃣초음파 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

5️⃣열의 이동

어느 공장에서 가동하고 있는 기계의 발생열을 제거하기 위하여 냉동기와 공조기를 이용하여 냉방을 하고 있다. 겨울철에 공조기의 외기(OA) 댐퍼를 40[％]에서 70[%]로 변경하여 외기도입을 증가시켰더니 [보기]와 같은조건으로되었을때 냉동기부하 감소량[kW]은 얼마인가?

공조기 송풍량 : 50000[㎥/h]
개선 전 : 실내온도 24[℃], 상대습도 60[%], 엔탈피 11.7[kJ/kg]
개선 후 : 실내온도 22[℃], 상대습도 60[%], 엔탈피 10.2[kJ/kg]
외기온도 : 20[℃]
공조기 년간 가동시간 : 3393[h]
공기의 밀도 : 1.24[kg/㎥]

D6 열의 이동

공조기 외부 급기 댑퍼를 40[%]에서 70[%]로 변경하면 외기 도입양은 공조기 동풍량의 30[%]에 해당 하는 양이 증가 하는 것 이고, 증가되는 공기량(단위:질량)에 개선 전후의 엔탈피 차에 해당하는양 만큼 냉동기의 부하가 감소된다

부하 감소량= 공기 질량 x 댐퍼개도 증가량 x 엔탈피 차 = (50000 X 1.24) X (0.7-0.41) / (11.7-10.2)=27900[kcal/h]

6️⃣과열증기

과열증기온도를 일정하게 조절하는 방법 4가지를 쓰시오

B6 과열증기

연소가스량을 가감하는 방법
저온가스를 재순환시키는 방법
과열 저감기를 사용하는 방법
화염의 위치를 바꾸는 방법

7️⃣스프링식 안전밸브

보일러에 설치된 스프링식 안전밸브의 미작동 원인 5가지를 쓰시오

K6 스프링식 안전밸브

스프링의 탄력이 강하게 조정된 경우
밸브 시트의 구경 밸브 각의 사이틈이 적은 경우
밸브 시트의 구경 밸브 각의 사이틈이 많은 경우
열 팽창 등에 의하여 밸브각이 밀착된 경우
밸브각이 뒤틀리고 고착된 경우

8️⃣노통보일러

노통 보일러의 종류 2가지를 쓰시오.

A1 노통보일러

❶ 코르니쉬(Cornish) ❷ 랭커셔(Lancashire)

9️⃣현열,잠열*

다음 용어를 설명하시오.

(1) 현열 : (2) 잠열 : (3) 전열량

(1) 물질의 상태 변화 없이 온도 변화에 이용되는 열량
(2) 물질의 온도 변화 없이 상태 변화에 이용되는 열량
(3) 일정 상태의 물이나 증기가 갖는 단위 질량당 총열량으로 내부에너지와 외부에너지의 합

🔟가마울림현상 (수밸량면2)

가마울림 현상의 방지대책 4가지를 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

1️⃣1️⃣기수분리기

수관식 보일러 기수드럼에 부착하여 송수관을 통하여 상승하는 증기 속에 혼입된 수분을 분리하는 기수분리기의 종류 4가지를 쓰시오.

O6 기수분리기

사이클론형 : 원심 분리기를 사용,
스크러버형 : 파형의 다수 강판을 조합한것,
건조스크린형 : 금속망판을 이용한 것,
배플형 : 급격한 방향 전환을 이용한 것,
다공판형

1️⃣2️⃣저온부식

저온부식에 대한 내용 중 ( ） 안에 알맞은 용어를 넣으시오.

P6 저온부식

연료 중에 함유된 유황분이 연소되어 (아황산가스(SO₂))가 되고 이것이 다시 (오산화바나듐(V₂O₅))의 촉매작용에 의하여 과잉공기와 반응하여 일부분이 (무수황산(SO₃))이 되고 이것이 연소가스 중의 (수증기(H₂O))와 화합하여 (급수예열기나 공기예열기) 등과 같은 저온의 전열면에 응축되어 황산(H₂SO₄)이 되어서 심한 부식을 일으키는 것이다.

1️⃣노즐의속도

어느 노즐에서 단열 열낙차가 399[kJ/kg]이고, 노즐 속도계수가 0.893일 때 실제 열낙차는 몇 [kJ/kg]인가?

I5 노즐의속도

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

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

$$ \phi=\sqrt\frac{(h_1-h_2′)}{(h_1-h_2)} \\ (h_1-h_2′)=\phi^2\times(h_1-h_2) \\ =0.893^2\times399=318.182[kJ/kg] $$

2️⃣습도계

다음 물음에 답하시오.

(1) 습도계의 종류 3가지를 쓰시오.(단, 건습구 습도계는 제외한다)

(2) 통풍 건습구 습도계로 대기 중의 습도를 측정하였다. 건구온도가 26[℃], 포화수증기 분압 19.82[mmHg], 습구온도가 20[℃], 포화수증기 분압 15.47[mmHg]일 때 상대습도를 계산하시오.(단. 대기압은 760[mmHg]이다)

I8 습도계

수증기분압

\[ P_w=P_{ws}-\frac{P}{1500}\times(t-t’)\]

상대습도

\[ \phi=\frac{P_w}{P_s}\times 100 \]

절대습도

\[ X=0.662\times\frac{P_w}{760-P_w} \]

수증기분압

$$ P_w=P_{ws}-\frac{P}{1500}\times(t-t’) \\ =15.47\times\frac{760}{1500}\times(26-20) \\ =12.43[mmHg] $$

상대습도

$$ \phi=\frac{P_w}{P_s}\times100 \\ =\frac{12.43}{19.82}\times 100=62.714 $$

I8 습도계의종류

● 모발습도계 ● 전기저항식 습도계 ● 광전관식 노점계 ● 가열식 노점계(듀셀 노점계)

3️⃣증기트랩(응잠부건)

증기트랩을 사용하는 목적(역할)2가지를 쓰시오

B1 증기트랩(응잠부건)

증기사용설비 및 배관 내의 응축수를 제거한다.
증기의 잠열을 유효하게 이용할 수 있도록 한다.
응축수 배출로 증기관의 부식 및 수격작용을 방지한다.
증기의 건조도가 저하되는 것을 방지한다.

4️⃣절탄기(열불응연)

연도에 절탄기를 설치하여 사용할 때 단점 4가지를 쓰시오

B2 절탄기(열불응연)

✲온도계는 절탄기 입구

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

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

5️⃣자동제어(주의점-신불범응)

보일러 자동제어 장치를 설계 및 작동 시 주의할 점 3가지 를 쓰시오

J4 자동제어(주의점-신불범응)

● 제어동작이 신속하게 이루어지도록할것 ● 제어동작이 불규칙한 상태가 되지않도록 할것 ● 잔류편차가 허용되는 범위를 초과하지 않도록 할것 ● 응답의 신속성과 안정성이 있도록할것

6️⃣보일러효율

[보기]와 같은 조건으로 운전되는 보일러에 대한 물음에 답하시오.

급수 사용량 : 4200[L/h]
연료소비량 : 276[kg/h]
연료의 저위발열량 : 9870[kcal/kgJ
발생증기 엔탈피 : 673.5[kcal/kg)
급수 온도 : 90[℃]
90[℃] 상태의 물의 비체적 : 0.001036[m3/kg]

(1) 시간당 증기 발생랑[kg]을 계산하시오.

$$ G_a=\frac{급수량[m^3/h]}{비체적[m^3/kg]} $$

$$ =\frac{4200\times10^{-3}}{0.001036}=4054.054[kg/h] $$

(2) 보일러 효율[%]을 계산하시오.

C4 보일러효율

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

$$ \eta=(1-\frac{손실열}{입열})\times 100 $$

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

$$ =\frac{4054.05\times (673.5-90)}{276\times9870}\times 100=86.836[\%] $$

$$ \eta=(1-\frac{손실열}{입열})\times 100 $$

7️⃣바이패스

배관 중에 바이패스(by-pass) 배관을 설치하는 이유를 설명하시오.

P3 바이패스

배관 중에 유량계, 수량계, 감압밸브, 순환펌프 등의 설치 위치에 고장, 보수등에 대비하여 설치하는 우회배관이다

8️⃣면적식유량계

면적식 유량계(또는 로터미터) 장점 4가지를 쓰시오.

I2 면적식유량계

고점도 유체나 작은은 유체에 대해서도 측정이가능하다
차압이 일정하여 오차의 발생이 적다
압력손실이 적고, 균등 유량을 얻을수 있다
슬러지나 부식성 유체의 측정이 가능하다

정도가 1~2%로 정밀측정에는 부적당하다
측정하려는 유체의 밀도를 미라 알아야 한다

9️⃣압력계

진공압력과 게이지압력을 측정할 수 있는 연성계에서 진공압력이 50[cmHg]일 때 절대압력[kgf/cm2] 은 얼마인가?（단. 대기압은 1.033[kgf/cm]이다)

I1 절대압력=대기압-진공압력

$$ 1.0332-(\frac{500}{760}\times 1.0332)=0.353[kgf/cm^2\cdot a] $$

절대압력 = 대기압-진공압력

$$ 1.0332-(\frac{50}{76}\times 1.0332)=0.353[kgf/cm^2\cdot a] $$

🔟흡수식 냉온수기(압하진물)

흡수식 냉온수기의 장점 2가지를 쓰시오.

A7흡수식 냉온수기(압하진물)

압축기를 사용하지 않으므로 전력소비량이 적다.
냉온수기 하나로 냉방과 난방을 할 수 있다.
설비 내부의 압력이 진공상태로 압력이 높지 않아 위험성이 적다
냉매로 물(H₂O)을 사용하는 경우 위험성이 적다

에너지 18년기출A”