CQ4L

23년기출A

—

제공

4
안
23년기출A
22A22B“22C*
23A23B23C
24A24B24C

1️⃣☑️ 폐열회수장치 ☑️B3

효율16B1422C02
절감율16C1024B1821A14
온도16A1323A0122A14
감소량18A13
손실감소20C1523A0722B0924A10
절감금액23B10
터빈출력20D18

배기가스의 열량을 전부 회수하여 절탄기에서 온도 20[℃]인 4,500[kg/h]의 급수를 예열하는 데 사용하고자 한다. 이때 다음의 조건을 이용하여 절탄기로부터 나오는 급수 출구의 온도를 구하시오
(단, 절탄기에서 열손실을 무시하고 급수 비열은 4.184[kJ/kg·℃] 배출되는 연소 생성물과 과잉공기의 비열은 1.42[kJ/kg·℃] 이다)

  • 연소 사용량: 300[Nm³/h]
  • 배기가스의 온도:
    절탄기입구 220[℃], 절탄기출구 100[℃]
  • 이론공기량: 10.7[Nm³/Nm³]
  • 이론연소가스량(연소 생성물의 양): 11.86[Nm³/Nm³]
  • 공기비 1.2

$$ G_f=\{G_0+(m-1)\times A_0\} \times C$$
$$ G_f =\{11.86+(1.2-1)\times 10.7\} \times 300=4200$$

B3 폐열회수계산(응용)

$$ Q_1=G_w\times C_w\times\Delta t \\ =(G_{0w}+(m-1)\times A_0)\times C_w\times\Delta t \\ $$

$$ Q_1=4500\times 4.184\times(20-t_{w2}) \\ =4200\times 1.42\times(220-100) \\ $$
$$t_{w2}=\frac{715,680}{18,828}+20=58.01[℃]$$

2️⃣☑️ 보일러의 효율 C4

16a1524A0218C1521B06 
22B1620B1317B15
효율23A0223B1717A12
21C08

중유를 연소시험한 결과 증기압이 800[kPa], 증기엔탈피 2,850[kJ/kg], 증발량이 2,400[kg/h], 급수엔탈피가 134[kJ/kg], 중유의 발열량이 37,700[kJ/kg], 중유의 비중이 0.90 일때 보일러의 효율[%]을 구하시오

(단, 중유 소비량은 250[L/h] 이다)

C4 보일러효율*

입출열법에 의한 효율

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

열손실법에 의한 효율

$$ \eta=(1-\frac{L_s}{H_h-Q})\times 100 $$

Ga실제증발량 h2포화증기엔탈피 h1급수엔탈피

Gf연료소비량 Hh연료의고위발전량

\[보일러의 효율 \\=\frac{열매체사용량\times 비열\times 열매체 입출구온도차}{연료소비량\times 연료의저위발열량}\times 100\]

2602

►보일러효율

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

$$ \eta=\frac{2,400\times (2850-134)}{(250\times 0.9)\times37700}\times 100 \\=76.85[\%]$$

3️⃣☑️ 이론공기량 G0

공기량22B1321C1020A1319C13
21A1322C0524A0321A13
물질량23A0319C1117A11

에탄올 1[mol]을 이론공기량으로 완전연소시킬 때 질량 기준 공기-연료비를 구하시오

에탄올의 연소방정식

C₂H₅OH + 3O₂ -> 2CO₂ + 3H₂O

\[A_0=\frac{O_0}{0.21}=\frac{3}{0.21}=14.286[kmol/kmol]\]
\[공연비=\frac{14.286\times29}{46}=9.006\]

4️⃣☑️ 신,재생에너지 Q1

23a0421b1720b06
열병합17b04

[보기]에 주어진 것은 신 재생에너지 종류이다. 물음에 답하시오.

(1) 신에너지에 해당하는 것 2가지를 기호로 쓰시오. 
(2) 재생에너지에 해당하는 것 5가지를 기호로 쓰시오.

  • 해양에너지
  • 지열에너지 
  • 수소에너지 
  • 풍력 
  • 연료전지 
  • 수력 
  • 태양에너지
Q1 신에너지, 재생에너지*

● 신에너지 : 

  • 수소에너지,
  • 연료전지, 
  • 석탄을 액화, 가스화한 에너지,
  • 중질잔사유를 가스화한 에너지

기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 수소, 산소 등의 화학반응을 통하여 전기 또는 열을 이용하는 에너지

● 재생에너지 : 

  • 태양에너지, 풍력, 수력, 해양에너지, 지열에너지

햇빛, 물, 지열(地熱), 강수(降水), 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지로서 다음 어느 하나에 해당하는 것을 말한다.

● 해양에너지

  • 조수, 파도, 해류, 온도차

● 바이오에너지의 범위

  • 생물유기체를 변환시킨 바이오가스,
  • 바이오에탄올,
  • 바이오액화유 
  • 합성가스 쓰레기 매립장의 유기성 폐기물을 변환시킨 매립지 가스 
  • 동물·식물의 유지를 변환시킨 바이오디젤 
  • 생물유기체를 변환시킨 땔감, 목재칩 펠릿 및 목탄 등의 고제연료

2601

5️⃣☑️ 프라이밍, 포밍현상 O1

이상현상17C0622c07
캐리오버20C0823b0124C04
방지대책20A0417A05
프라이밍23c0216a0821c1716c01
포밍23A05
캐비
테이션		21B1316a06
수격작용21B1516A07

프라이밍 및 포밍현상 발생 시의 조치사항 4가지를 쓰시오

프라이밍, 포밍현상 조치사항*
  • 주증기 밸브를 닫아, 압력을 높여 수위를 안정시킨다
  • 공기를 차단한다(줄인다)
  • 연료를 차단한다(줄인다)
  • 급수 및 분출작업 반복한다
  • 보일러수 내의 부유물과 불순물이 제거될수 있도록 급수처리를 한다.

2601

6️⃣☑️ 화염검출장치 B8

인젝터24a0119B10
플렉시블17B0320C1023C06
화염검출23A06
원심펌프16012202

화염검출기의 기능에 대해 설명하고, 화염검출기의 종류 3가지 쓰시오

B9 화염검출장치*

보일러에 점화가 되었는지 확인하고 점화가 되지 않은 경우 연료를 차단하여 폭발을 방지한다.

50[°C]

  • 스택스위치(stack switch) : 연도에 바이메탈을 설치하여 연소가스의 발열체를 이용하여 화염유무를 검출한다
  • 플레임 아이(flame eye) : 화염이 발광체임을 이용하여 화염의 방사선을 감지하여 화염의 유무를 검출한다.
  • 플레임 로드(flame rod) : 화염의 이온화 현상에 의한 전기 전도성을 이용하여 화염의 유무를 검출한다

2601

7️⃣☑️ 폐열회수계산 B3*******

효율16B1422C02
절감율16C1024B1821A14
온도16A1323A0122A14
감소량18A13
손실감소20C1523A0722B0924A10
절감금23B10
터빈출력20D18

다음의 자료를 활용하여 보일러 연도에 절탄기를 설치한 후의 연료절감률을 구하시오

  • 절탄기 설치 전 배출되는 연소가스의 온도: 420[℃]
  • 절탄기 설치 후 절탄기를 통하여 배출되는 연소가스의 온도: 120[℃]
  • 보일러의 연료 소비량: 1.8[kg/s]
  • 연소가스의 유량: 12[kg/s]
  • 연료가스의 정압비열: 1.2[kJ/kg･K]
  • 연료의 저위발열량: 20,000[kJ/kg]
  • 배출가스 열량을 전부 절탄기를 통하여 회수하는것으로 가정(즉 절탄기 효율을 100%로 가정)

\[Q_s=12\times 1.2\times (420-120)=4,320[kJ/s]\]
$$연료절감률=\frac{회수한열량}{공급된열량}\times100 \\=\frac{4320}{1.8\times20,000}\times100=12[\%]$$

8️⃣☑️ 탈기기 K1

청관제18A0122B05
탈산소19A0321B1023b07
24a1124b06
탈기기23A08 19c04

►탈기기의 설치목적을 쓰시오

K2 탈기기*

보일러 급수 외처리장치인 탈기기는
급수 중에 녹아 있는 산소(O₂), 이산화탄소(CO₂) 등의 용존가스를 제거하여 부식을 방지할 목적으로 설치한다

2601

9️⃣☑️ 리벳이음 E9

16B1318c1422B0122A1523A09

강판의 두께가 6.4[㎜]이며, 인장하중이 4,356[kgf]인 맞대기 용접이음에서 용접부의 길이를 계산하시오(단, 맞대기 용접부의 허용인장응력은 137.88[N/㎜²]이다

$$\sigma_a=\frac{W}{h \times l}$$

$$l=\frac{W}{h\times\sigma_a}=\frac{4,356\times9.8}{6.4\times137.88}=48.38[㎜]$$

🔟☑️ 자동제어(종류) J1

종류21A04 19C03
비례20D0417a04
종류23A1020D0216b0116A03
19A0220C0118B03
보일러19A0921A0917C10
22A0924b13
주의점17C09

다음의 설명에 대한 자동제어의 명칭을 각각 쓰시오

1)미리 정해진 순서에 다음동작이 연속으로 이루어지는 제어로 보일러 점화등에 사용된다
2)일정한 조건이 충족되지 않으면 다음 단계의 동작이 작동되지 않게 저지하는 제어로, 보일러의 안전운전을 위해 반드시 필요하다.

J2 자동제어(*시퀀스,피드백,인터록)

❶ 시퀀스 제어 : 

미리 정해진 순서에따라 다음 동작이 연속으로 이루어지는 제어로 자동판매기, 보일러의 점화 등이 있다.

❷ 피드백 제어 :

제어량의 크기와 목표값을 비교하여 그 값이 일치하도록 되돌림 신호를 보내어 수정동작을 하는 제어방식

❸ 인터록제어 :

보일러의 안전한 운전을 위하여 어떤 일정한 조건이 충족되지 않으면 다음 단계의 동작이 작동하지 못하도록 저지하는 제어방식

2601

1️⃣1️⃣☑️ 보온재 D1

슬래킹16A1017A0621C04
온도22A1123A1120C0418B07
가마울림17A0122C0323b03
요로16B0716b0823B0220B02
20A06

다음 보기의 보온재들의 최고안전사용온도가 낮은 것부터 높은 순서대로 쓰시오

펄라이트, 세라믹파이버, 폴리우레탄폼

보온재온도

명칭최고사용안전온도
폴리우레탄폼130[℃]
탄화코르크130[℃]
폼글라스300[℃]
규조토500[℃]
암면600[℃]
펄라이트650[℃]
규산칼슘815[℃]
세라믹 파이버1000~1300[℃]

1️⃣2️⃣☑️ 기수분리기 B14

기수종류24A0820d0118A07
증기22A0620B01
기수기능19C0719C05
증기23A1218B0816B03

►보일러에 스팀트랩을 부착했을 때 얻는 이점을 3가지 쓰시오

B14 증기트랩(*기능-응잠부건)
  • 증기사용설비 및 배관 내의 응축수를 제거한다.
  • 증기의 잠열을 유효하게 이용할 수 있도록 한다.
  • 응축수 배출로 설비의 부식을 방지한다.
  • 증기의 건조도가 저하되는 것을 방지한다

2601

1️⃣3️⃣☑️ 열전도계산(다층벽) D7

17B1417C1218B1120C17
중간온도16B1219A1220A12
22A0721B11
중공원통16C1118C1319C12
다층벽22B1821A1820D1223B12
23A13
구형용기 22C1316A1424B17
스케일 16C0920D16
복사20A15

안쪽은 두께 20[cm]의 내화벽돌(열전도 1.3[W/m·℃])이고 바깥쪽은 두께 10cm의 플라스틱 절연체(열전도율 0.5[W/m·℃])로 시공된 이중 노벽의 내부 온도는 500℃ 이고 외부 온도가 100[℃] 일때 다음의 값을 구하시오

1)이중 노벽의 단위면적당 전열량[W/m²]
2)내화벽돌과 플라스틱 절연체 간의 접촉면의 온도[℃]

열손실량 D7

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

b 벽의두께, λ 열전도율, F 표면적

2601

\[Q=\frac{(500-100)}{\frac{0.2}{1.3}+\frac{0.1}{0.5}}\cdot F=1,130.44[W/m^2]\]
열유속 D7

\[q=\frac{Q}{A}=\frac{KF\Delta T}{F}=K \Delta T[W/m^2] \]

b 벽의두께, λ 열전도율, F 표면적

2601

$$\frac{1}{\frac{0.2}{1.3}}\times 1\times (500-x)=1,130.44$$
$$x=500-1,130.44\times\frac{0.2}{1.3}=326.09[℃]$$

1️⃣4️⃣☑️ 이상기체*********

이상기체 0.4[kg] 시스템의 절대압력 200[kPa] 부피 0.2[m³]의 상태에서 정압과정으로 부피가 2배가 되었으며 기체의 정압비열 일때 다음의 물음에 답하시오

(단 정압비열Cp=Cp₀+at, T절대온도 a=0.002[kJ/kg K²], Cp₀=1.68[kJ/kg K] 기체상수R=250[J/kg K])

1)정압과정 전 기체의 처음온도 T₁[K]을 구하시오

2)정압과정 후 기체의 최종 온도 T₂[K]을 구하시오

3)시스템으로 전달된 열량 Q[kJ]을 구하시오

$$ PV=GRT $$
$$T_1=\frac{PV_1}{GR}=\frac{200\times0.2}{0.4\times0.250}=400[K]$$

$$T_2=\frac{PV_2}{GR}=\frac{200\times0.2\times2}{0.4\times0.250}=800[K]$$

$$Q=m C_pdT=0.4\times(C_{p0}+\alpha T)dT\\ =0.4\times (1.68+0.002T)dT $$

$$=0.4\times \int^{800}_{400}(1.68+0.003T)dT\\ =0.4\times [ 1.68T+\frac{0.002T^2}{2}] ^{800}_{400} \\ =0.4\times[1.68\times(900-400)+\frac{0.002\times(800^2-400^2)}{2}]\\ =460.8[kJ]$$

1️⃣5️⃣☑️ 폐열회수계산 B3********

효율16B1422C02
절감율16C1024B1821A14
온도16A1323A0122A14
감소량18A1323A15
손실감소20C1523A0722B0924A10
절감금액23B10
터빈출력20D18

배열 보일러에 설치된 열교환기에 온도 400[℃], 3000[Nm³/h]의 배기가스가 들어가서 열교환을 한 후 배기가스의 온도가 150[℃] 일때의손실열량[kW]을 구하시오

(단, 온도 0[℃] 300[kg/h]의 급수가 공급되어 0.8[MPa]의 포화증기로 발생되며 포화증기의 엔탈피는 2,769[kJ/kg]이고, 배기가스의평균비열은 1.38[kJ/Nm³℃]이다.)

$$Q_f=G_fC_f(t_2-t_1)\\ =3,000\times 1.38\times(400-150)\\ =1,035,000[kj/h]$$

1️⃣6️⃣☑️ 매연

연료의 연소과정에서 매연, 슈트, 분진의 발생원인을 4가지 쓰시오

  • 연소실의 온도가 낮을 경우
  • 연소실의 용적이 작을 경우
  • 공기비가 낮을 경우, 불완전연소일 경우
  • 운전관리자의 운전이 미숙할 경우
  • 연소장치가 정상적이지 않을 경우
  • 통풍력이 작을 경우
  • 연료에 불순물이 섞여 있는 저질연료일 경우

1️⃣7️⃣☑️ 발열량 G1

18B01
19B1120B1417A14
23A1723B16

다음 보기의 연료들을 단위체적당 총발열량이 큰 것부터 작은 순서대로 쓰시오

B-C유 > B-A유 > 등유 >휘발유

G1 연료의 발열량*
  • B-C유(41.6MJ)
  • B-B유(40.5MJ)
  • B-A유(38.9MJ)
  • 경유(37MJ)
  • 등유(36MJ)
  • 휘발유(32MJ)

2601

1️⃣8️⃣☑️ 속도계산 I1**********

비중 0.8의 알코올이 든 U자관 압력계가 있다. 이 압력계의 한끝은 피토관의 전압부에, 다른 끝은 정압부에 연결하여 피토관으로 기류의 속도를 재려고 한다. U자관의 읽음의 차가 78.8[mm] 대기압력이 1.0266×10⁵[Pa abs], 온도 21[도] 일때 기류의 속도를 구하시오
(단 기체상수 R=287[N m/kg K]이다

I2 속도,유량계산(피토관)

교축비계산

$$ m=(\frac{D_2}{D_1})^2 $$

속도계산

\[V=C\sqrt{2\times \frac{P_t-P_s}{\rho}} =C\sqrt{2\times \frac{P_t-P_s}{\frac{\gamma}{g}}} \\ =C\sqrt{2gh\frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}}\]

Pt : 전압 Ps : 정압
γm마노미터의비중량 γ유체의 비중량
ρm마노미터액체밀도 ρ 유체밀도

유량계산

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

$$ \rho=\frac{P}{RT}=\frac{1.0266\times10^5}{287\times(21+273)} =1.217[kg/m^3]$$

$$v=\sqrt{2gh(\frac{\rho_s}{\rho}-1)} $$
$$v=\sqrt{2\times9.8\times\frac{78.8}{1000} (\frac{1000\times0.8}{1.217}-1)} \\ =31.8[m/s]$$

23년기출A

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