에너지 14년기출C"

에너지 14년기출C

1️⃣전도열계산(중공원통)

바깥반지름이 150[㎜], 안쪽반지름이 50[㎜]인 중공원관의 열전도도가 0.044[kcal/m·h·℃]이다. 내면의 온도가 300[℃] 외기온도가 30[℃]일 경우 이 중공원관 1[m]당 손실열량[kcal]를 구하고 중간 지점의 온도를 구하시오

D8 전도열계산(중공원통)

$$ F_m=\frac{2\pi L(r_o-r_i)}{\ln\frac{r_o}{r_i}} $$

►외측 반지름 계산

$$ r_o=\frac{0.15}{2}+0.05=0.075[m] \\ r_i=\frac{0.05}{2}=0.025[m] $$

►표면적 계산(대수평균면적)

$$ F_m=\frac{2\pi L(r_o-r_i)}{\ln\frac{r_o}{r_i}} $$

$$ =\frac{2\pi\times(0.075-0.025)}{\ln\frac{0.075}{0.025}}=0.28596 $$

D7 열전도율계산

\[Q=K\cdot F\cdot\Delta T \\ =\frac{1}{R_1+\frac{b}{\lambda}+R_2}\times F\times\Delta T \]

b 벽의두께, λ 열전도율, F 표면적

►방열량계산

$$ Q=K\times F\times \Delta t $$

$$ Q=\frac{1}{\frac{0.1}{0.044}}\times 0.28596\times (300-30)=33.972048 $$

2️⃣열교환기

열교환기의 효율을 향상시키는 방법 4가지를 쓰시오

E1 열교환기의 성능

유체의 느린이동
병류 방향의 유체흐름
낮은 열전도율의 재료사용
온도차감소
작은 전열면적
이물질 스케일 응축수 존재

유체의 유속을 빠르게 한다
유체의 흐름방향을 향류로 한다
열전도율이 높은 재료를 사용한다
두 유체의 온도차를 크게 한다
전열면적을 크게 한다

3️⃣고위발열량계산

중유1[kg] 속에 수소 0.18[kg], 수분 0.004[kg]이 들어있다면 이 중유의 고위발열량이 10000[kcaI/kg]일 때. 이 중유 2[kg]의 총 저위발열량은 얼마인가?

H1 고위발열량계산

$$ H_h=8100C+34000(H-\frac{O}{8})+2500S \\ H_h=H_l+600(9H+w) $$

$$ H_l=H_h-600(9H+w) \\ =\{1000-600\times\{(9\times0.18)+0.004\}\}\times2 \\ =18051.2[kcal] $$

4️⃣통풍 및 통풍장치

보일러의 자연통풍 방식에서 통풍력을 증가시키기 위한 방법 4가지를 쓰시오.

F4 통풍 및 통풍장치

❶ 연돌의 높이를 높게한다
❷ 연돌의 단면적을 크게 한다
❸ 연돌의 굴곡부가 적게 한다
❹ 배기가스의 온도를 높게 유지한다

● 외기온도가 낮을수록
● 습도가 낮을수록
● 연도의 길이가 짧을 수록
● 배기가스의 비중량이 작을수록
● 외기의 비중량이 클수록

5️⃣

1일 8시간 가동하는 보일러의 시간당 급수량이 1000[L]이고 응축수 회수량이 400[L]일때 급수 중의 고형분의 농도가 20[ppm], 보일러수의 허용고형분이 2000[ppm]일 때 분출량[L/day]을 계산하시오.

$$ R=\frac{400}{1000}\times100=40[\%] $$

$$ X=\frac{W(1-R)d}{\gamma-d}\\ =\frac{(1000\times8)\times(1-0.4)\times20}{2000-20}=48.484[L/day] $$

6️⃣가마울림현상 (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

7️⃣보일러 자동제어 J4

보일러 자동제어(ABC)의 종류 3가지를 쓰시오

명칭	제어량	조작량
급수제어(FWC)	보일러 수위	급수량
증기온도제어(STC)	증기온도	전열량
자동연소제어(ACC)	노내압, 증기압력	연소가스량, 공기량, 연료량
증기압력제어(SPC)	증기압력	연료공급량, 연소용 공기량

👍E2 8️⃣보일러 튜브

노후 열화된 보일러 튜브 교체시가 3가지를 쓰시오

E2 보일러튜브

심하게과열되거나 튜브가 소손된경우
스케일 생성이 많이 되었을때
배기가스 온도 상승이 급격히 증가할 때
열효율이 낮아질 경우

9️⃣폐열회수장치

보일러 배기가스 현열을 이용하여 급수를 예열하는 장치를 (절탄기)라 하며, 공기를 예열는 장치를 (공기예열기)라 한다.

B1 절탄기

과열기 → 재열기 → 절탄기 → 공기예열기

✲보일러 배기가스 현열을 이용하여 급수를 예열하는 장치를 (절탄기)라 하며, 공기를 예열는 장치를 (공기예열기)라 한다.

🔟과열증기

보일러에서 발생한 습포화증기를 연소가스 여열등을 이용하여 압력을 일정하게 유지하면서 온도만을 높여 과열증기를 만드는 장치를 설치, 사용하였을 때의 단점 4가지를 쓰시오

B6 과열증기

증기 원동소의 이론적 열효율이 좋다
수격작용이 방지
증기의 마찰저항이 감소
같은 압력의 포화증기에 비해 보유 열량이 많으므로 증기 소비량이 적어도 된다

가열표면의 일정온도를 유지하기 곤란하다
가열장치에 큰 열응력이 발생한다
직접가열시 열 손실이 증가한다
높은 온도로 인하여 제품의 손상 우려가 있다 과열기 표면에 고온부식이 발생할 우려가 있다.

1️⃣1️⃣

도자기와 같은 것을 소성하는데 사용하는 요의 종류 3가지를 쓰시오

터널요, 윤요(또는 고리가마), 셔틀요

1️⃣2️⃣복사전열량, 대류전열량

외경 20[㎜]이고 표면온도가 65[°C]인 증기배관이 20[°C] 상태의 실내에 노출되어 있을 때 배관 길이 1[m]에서 방사되는 열량[W]을 계산하시오.

(단, 방사율은 0.65이고, 스테판 볼츠만 상수는 5.67[W/m²·K] 이다.)

D9 복사전열량

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

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

$$ Q=\epsilon\times C_b\times\{(\frac{T_1}{100})^4-(\frac{T_2}{100})^4\}\times F \\ =0.65\times5.67\times(\frac{273+20}{100}^4-\frac{273+20}{100}^4\} (\pi\times0.02\times1) \\ =13.156[W] $$

1️⃣습도계

통풍 건습구 습도계로 대기 중의 습도를 측정하였다. 건구온도가 24[°C], 포화수증기분압 19.82[㎜Hg], 습구온도가 23.5[°C], 포화수증기 분압 15.47[㎜Hg]일 때 상대습도와 절대습도를 각각 계산하시오.

(단, 대기압은 760[㎜Hg]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

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

\[ =15.47-\frac{760}{1500}\times(24-23.5)=15.22[mmHg]\]

►상대습도

$$ \phi=\frac{P_w}{P_s} $$

$$ =\frac{15.22}{19.82}=76.791[\%] $$

►절대습도

$$ X=0.662\times\frac{P_w}{760-P_w} $$

$$ =0.662\times\frac{15.22}{760-15.22}=1.271\times 10^{-2}[kg/kg\cdot DA] $$

2️⃣자동제어 (주의점-신불범응)

보일러 자동제어 장치를 설계 및 작동 시 주의할 점 4가지를 쓰시오.

J4 자동제어(주의점-신불범응)

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

3️⃣온도계의 측정원리

물체에서의 전방사에너지를 렌즈 또는 반사경으로 열전대와 측온접점에 모아 열기전력을 측정하여 온도를 구하는 비접촉식 온도계의 명칭을 쓰시오.

I7 온도계의 측정원리

바이메탈 : 선팽창계수가 다른 2종류의 앏은 금속판을 결합시켜 온도변화에 따라 구부러지는 정도가 다른 점을 이용
전기저항식 : 온도가 올라가면 금속제의 저항이 증가하는 원리를 이용
방사온도계 : 측정대상물체에서의 전방사에너지(복사에너지)를 렌즈 또는 반사경으로 열전대와 측온접점에 모아 열기전력을 측정하여 온도를 측정

수관 길이 방향으로 핀이 부착되어 있는 수관식 보일러의 멤브레인 윌(membrane wall)에 외경이 60[mm] 길이가 2[m]인 수관 8개가 설치되어 있을 때 전열면적 [m2]을 계산하시오. (단, 수관은 한 쪽면에 방사열, 다른 면에 접촉열을 받으며 계수는 0.7 엠브레인 외경 66[mm], 내부온도는 1430[°C]. 외부온도는 430[°C] 이다.)

B7 전열면적(수관)

\[A=\pi DLn=(\pi d+Wa)Ln\]

$$ W=b-d=0.066-0.06=0.006[m] $$

$$ A=(\pi-d+W\alpha)Ln \\ =(\pi\times0.06+0.006\times0.7)\times2\times8=3.083[m^2] $$

5️⃣송풍기의 상사

원심식 송풍기의 임펠러 회전수와 풍랑과의 관계를 설명하시오

풍량은 회전수 변화에 비례한다.
터보형(원심식) 송풍기 상사의 법칙
풍량은 회전수 변화에 비례하고. 임펠러 지름 변화의 3제곱에 비례한다

\[Q_2=Q_1\times \frac{N_2}{N_1}\times (\frac{D_2}{D_1})^3(풍량)\]

풍압 : 풍압은 회전수의변화에 2제곱에 비례하고. 임펠러 지름 변화의 제곱에 비례한다:.

\[P_2=P_1\times (\frac{N_2}{N_1})^2\times (\frac{D_2}{D_1})^2(풍압)\]

축동력 : 축동력은 회전수 변화의 3제곱에 비례하고. 임펠러 지름 변화의 5계곱에비례한다.

\[L_2=L_1\times (\frac{N_2}{N_1})^3\times (\frac{D_2}{D_1})^5(축동력)\]

F7 송풍기의 상사

\[Q_2=Q_1\times \frac{N_2}{N_1}\times (\frac{D_2}{D_1})^3(풍량)\]

\[P_2=P_1\times (\frac{N_2}{N_1})^2\times (\frac{D_2}{D_1})^2(풍압)\]

\[L_2=L_1\times (\frac{N_2}{N_1})^3\times (\frac{D_2}{D_1})^5(축동력)\]

6️⃣

증기보일러 본체에 안전밸브를 2개 이상 설치할 경우 각각의 설정압력을 쓰시오.

● 1개는 최고사용압력 이하 ● 나머지 1개는 최고사용압력의 1.03배 이하

에너지 14년기출C”