에너지 18년기출C*

에너지 18년기출C

17A	17B	17C
18A“	18B	18C*
19A	19B	19C

1️⃣ 보일러의 부식 ☑️K3

고온	18B05
저온	18A09	21A08	24c05
	20A05	22B07
보일러	16C06	19B05	22A16	18C01
계산	22C08

►부식의 분류 중 균열을 동반하지 않는 국부부식의 종류 5가지를 쓰시오.

일반부식
알칼리부식
점식

2️⃣ 온도차

열수송 및 저장설비 평균 표면온도의 목표치는 주위온도에 몇[°C]를 더한 값 이하로 하여야 하는가?

30[°C]

3️⃣ 폐열회수장치 ☑️B2

공기예열	20C03	23C04
절탄기	16A02	20A01	18A10	23c08
과열기	17A02	19b03	21b02	23b08
	20D03
조절	18A08	18B06
명칭	19C01	18C03
	17C05	20B03	24c02

►보일러 배기가스 여열(餘熱)을 이용하여 급수를 예열하면 보일러 열효율이 향상되고 연료가 절감되며, 급수와 관수의 온도차로 인한 열응력을 감소시키는 장치의 명칭을 쓰시오

B2 절탄기

과열기 → 재열기 → 절탄기 → 공기예열기

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

4️⃣ 피토관 ☑️I2

피토관	18c04
계산U	18A12	19C14	20A11
계산	22A05	16C13	18B13	21A15
	22B14	19B12
	21C02

1)피토관(Pito tube)의 측정원리를 설명하시오.
2)피토관식 유량계 사용 시 주의사항 4가지만 쓰시오

I2 피토관

배관 내에 흐르는 유체의 전압과 정압을 측정하여 그 차이인 동압을 이용하여 베르누이 방정식에 의해 속도수두에서 유속을 구하고 그 값에 관로 단면적을 곱하여 유량을 측정하는 것

피토관의 헤드 부분은 유동 방향에 대해 평행하게 부착
프름에 대해 충분한 강도를 가져야 한다
5[m/s]이하의 기체에는 부적당하다
더스트, 미스트 등이 많은 유체에 부적합하다

5️⃣ 인터록 ☑️J3

인터록	17A08	20B05		18C05
프리퍼지	16b02	21A06

►보일러에 적용하는 자동제어 중 인터록(interlock) 명칭을 쓰시오.

(1) 보일러 수위가 안전 저수위에 도달할 때 전자밸브를 닫아 보일러 기동을 정지시키는 역할을 한다
(2) 증기압력이 일정 압력에 도달할 때 전자밸브를 닫아 보일러의 가동을 정지시키는 역할을 한다
(3) 버너 착화 시 점화되지 않거나 운전 중 실화가 될 경우 전자밸브를 닫아 연료공급을 중지하여 보일러 가동을 정지시키는 역할을 한다.

저수위인터록, 압력초과인터록, 불착화인터록

6️⃣ 버너선정기준

유류버너의 선정기준을 4가지만 쓰시오

가열조건과 연소실 구조에 적합하여야 한다
버너 용량이 보일러 용량에 적합하여야 한다
부하변동에 따른 유량 조절범위를 고려하여야 한다
자동제어방식에 적합한 버너형깃을 고려하여야 한다

7️⃣ 스트레이너 ☑️D5

체크밸브	18b04	22b08
게이트 밸브	18c08	21b07
스트레이너	18c07	21b08
신축이음	17B03	20C10	23C06

►연료유 중의 슬러지, 협잡물 등을 제거하는 역할을 수행하는 장치인 스트레이너 설치로 얻을 수 있는 효과를 4가지만 쓰시오

펌프롤 보호한다
유량계를 보호한다
연료노즐 및 연료유 조절밸브를 보호한다
분무효과를 높여 연소를 양호하게 하고 생성물을 억제한다

8️⃣ 게이트밸브 ☑️D5

체크밸브	18b04	22b08
게이트 밸브	18c08	21b07
스트레이너	18c07	21b08
신축이음	17B03	20C10	23C06

►게이트밸브의 특징을 4가지만 쓰시오

D5 게이트벨브(슬루스벨브)

✲유체의 흐름을 단속하는 가장 일반적인 밸브로서 냉수,온수,난방 배관 등 에 광범위하게 사용되고, 완전히 열거나 닫도록 설계되어 있다. 벨브 개방시 유체 흐름의 단면적 변화가 없어 압력손실이 적은 특징

유체가 밸브 내를 통과할 때 그 통로의 변화가 작으므로 압력손실이 작다
핸들 회전력이 글로브밸브에 비해 가벼워 대형 및 고압밸브에 사용된다
원통지름 그대로 열리므로 양정이 크게 되어 개폐에 시간이 걸린다
밸브를 절반 정도 열고 사용하면 와류가 생겨 유체저항이 크게 되어 유량특성이 나빠지므로 이 밸브는 완전 개폐용으로 사용하는 것이 좋다.

9️⃣ 노통보일러 갤러웨이관 A1

노통	18A04	22C06	23B05	22B09
연관	17B08
수관	22A08	20A07	20D07
장점	17C02	20a07	23c07
노벽	22C01

►노통 보일러에 갤러웨이 관을 직각으로 설치하는 이유 3가지만 쓰시오

노통형보일러(갤러웨이관)

전열면적 등가
노통의 강도 보강
물의 순환 촉진

🔟 열전대(연안강경) ☑️I7

측정원리	19B06	21a07	17c01
열전대	19A01	20C07	18c10

► 열전대온도계의 특징을 4가지만 쓰시오

I7 열전대(구비조건)

❶ 열전도율이 작을것
❷ 전기저항과 온도계수가 작을것
❸ 기계적 강도가 크고 내열성 내식성이 있을것
❹ 온도상승에 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

1️⃣1️⃣ 응축수량계산 ☑️O7

	18C11	24C13	24B11	23C09
	19A06

5kg/cm g의 응축수열을 회수하여 재사용하기 위하여 다음의 조건을 설치한 플래쉬 탱크의 재증발 증기량을 구하시오

응축수량 2[t/h]
응축수엔탈피 156[kcal/kg]
플래쉬탱크에서의 재증발 증기엔탈피 646[kcal/kg]
플래쉬 탱크 배출응축수 엔탈피 120[kcal/kg]

$$W=\frac{G_c\times\Delta Q}{h_L}=\frac{G_c(h_1-h_2)}{h_3-h_2}\\ =\frac{2,000\times(159-120)}{646-120}=148.3kg/h$$

1️⃣2️⃣ 랭킨사이클 ☑️N4

랭킨	17C14	18A11	18C16
	19C15	23C17
	18C12	22C12
엔탈피	16B15	17C13

다음 그림은 랭킨사이클의 온도-엔트로피 선도이다 h₁=192[kJ/kg], h₂=194[kJ/kg], h₃=2802[kJ/kg], h₄=2010[kJ/kg] 일때, 열효율[%]을 구하시오.

$$\eta_1=\frac{W_{net}}{Q_1}=\frac{h_3-h_4}{h_3-h_1}$$

$$\eta=\frac{2802-2010}{2802-192}=0.3034$$

1️⃣3️⃣ 열전도계산 D7

	17B14	17C12	18B11	20C17
중간온도	16B12	19A12	20A12
	22A07	16C11
중공원통	18C13	19C12	21B11
다층벽	22B18	21A18	20D12	23B12
구형용기	22C13	16A14	24B17
스케일	16C09	20D16

배관 외경이 30[mm]인 길이 15[m]의 증기관에 두께 15[mm]의 보온재를 시공하였다 관 표면온도 100[℃], 보온재 외부온도 20[℃]일 때 단위 시간당 손실열량은 몇[kJ]인가?
(단, 보온재의 열전도율은 0.2093[kJ/m·h·℃]이다.)

D8 전도열계산(중공원통)

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

보온재 피복 후 외측 반지름 및 강관 외측 반지름 계산

$$ r_o=\frac{0.03}{2}+0.015=0.03[m] \\ r_i=\frac{0.03}{2}=0.015[m] $$

보온관 표면적 계산(대수평균면적)

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

$$ =\frac{2\pi\times15\times(0.03-0.015)}{\ln\frac{0.03}{0.015}}=2.039 $$

방열량 계산

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

$$ =\frac{1}{\frac{15}{0.2093}}\times 2.04\times (100-20)=2277.184[kJ/h] $$

1️⃣4️⃣ 리벳이음 ☑️E9

16B13	18c14	22B01	22A15	23A09

강판 두께가 18[㎜]이고, 리벳의 지름이 20[㎜]이며,
피치 54[㎜]로 한줄 겹치기 리벳 조인트에서
한 피치마다 하중이 800[kgf] 작용하면
이 강판에 생기는 인장응력[kgf/㎜²]과
리벳 이음효율[%]을 구하시오.

E9 리벳이음

►인장응력계산

\[ \sigma_t=\frac{W}{t\times(P-d)} \]

►이음효율[%]계산

\[ \eta=(1-\frac{d}{P})\times 100 \]

P : 리벳의피치, d : 리벳의지름

►인장응력계산

$$ =\frac{800}{18(54-20)}=1.31[kgf/mm] $$

►이음효율[%]계산

$$ =(1-\frac{20}{54})\times 100=62.96[\%] $$

1️⃣5️⃣ 보일러효율 ☑️ C4

16a15	24A02	18C15	21B06
22B16	20B13	17B15
23A02	23B17	17A12
21C08

중유를 110kg/h 연소시키는 보일러가 있다.
이 보일러의 증기압력이 1[MPa] 급수온도가 50°C
실제증발량이 1500[kg/h] 일때 보일러의 효율[%]을 구하시오
(단, 중유의 저위발열량은 40,950[kJ/kg]이며
1MPa하에서 증기엔탈피는 2,864[kJ/kg],
50[°C] 급수엔탈피는 210[kJ/kg]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

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

1️⃣6️⃣ 랭킨사이클(열효율)☑️N4

랭킨 (효율)	17C14	18A11	18C16
	19C15	23C17
	18C12	22C12
엔탈피	16B15	17C13
습증기	18C	20C14
재생재열	16C08	18C17
폴리	19A14		21C01
엔트로피	18C*	16B15	17C13
냉매순환	22C10
단열압축	20B

랭킨 사이클로 작동하는 증기원동소에서 과열증기 엔탈피 660[kcaI/kg], 습증기 엔탈피 530[kcal/kg], 포화수 엔탈피 80.87[kcal/kg]일 때 열효율[%]을 계산하시오.

N4 랭킨사이클(효율)

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

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

$$ =\frac{660-530}{660-80.87}\times 100=22.447 $$

1️⃣7️⃣ 증발량 ☑️C2

증발	16B16	22B02
실제환산 증발량	22A13	20D11	18B16	21B18
증기발생	16C12	19A15	18C17	17A13

탱크의 재증발증기량을 구하시오

응축수량 :2t
응축수엔탈피 159
재증발 증기엔탈피 646
배출 응축수 엔탈피 120

에너지 18년기출C

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5️⃣복사전열량, 대류전열량

외기온도 25[°C]일 때 표면온도 230[°C]인 관 표면에서 방사에 의한 전열량은 자연대류에 의한 전열량의 몇 배가 되는지 계산하시오.

(단, 방사율은 0.9, 스테판-볼츠만 상수는 5.67×10-8[W/㎡·K], 대류 열전달률은 5.56[W/㎡·K]이다.)

D9 복사전열량

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

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

D9 대류전열량

$$ Q_2=\alpha\times (T_1-T_2) $$

● 관 표면적 1[㎡]당 방사 전열량 계산

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

$$ Q_1=\epsilon C_b\{(\frac{T_1}{100})^4-(\frac{T_2}{100})^4\}(방사전열량) $$

$$ =0.9\times(5.67\times10^{-8})\times\{(\frac{273+230}{100})^4-(\frac{273+25}{100})^4\} \\ =2864.181[W/m^2] $$

● 관표면적 1[㎡]단 대류 전열량 계산

$$ Q_2=\alpha\times(T_1-T_2) $$

$$ =5.56\times\{(273+230)-(273+25)\}=1139.8[W/m^2] $$

● 전열량비교

$$ =\frac{Q_1}{Q_2}=\frac{2864.181}{1139.8}=2.512 $$

최고압력 1400[kPa], 최고온도 350[°C], 배압이 100[kPa]로 작동되는 증기원동소 랭킨사이클의 증기소비량이 500[kg/h]일 때 터빈의 출력[kW]을 계산하시오. (단, 1400[kPa], 350[°C]의 과열증기 엔탈피는 3149.5[kJ/kg], 100[kPa]에서의 포화증기 엔탈피는 2675.5[kJ/kg], 포화수 엔탈피는 417.46[kJ/kg]이고, 터빈 출구 증기의 건도는 0.97 이다.)

👆N5 터빈출구의 습포화증기 엔탈피계산

$$ h_3=h’+x(h”-h’) $$

$$ =417.46+0.97\times(2675.5-417.46)=2607.758 $$

터빈 출력계산

$$ N_T=\frac{m(h_2-h_3)}{3600} \\ =\frac{500\times(3149.5-2607.76)}{3600}=75.241[kW] $$

N5 습증기엔탈피계산

$$ h_2=h’+(h”-h’)\cdot x \\ h’포화수엔탈피,\ h”건포화증기엔탈피,\ x건도 $$

✋N71️⃣1️⃣엔트로피의 변화

압력이 0.1[MPa], 온도가 27[°C]인 증기 1[kg]이 PVn=C(일정)이고 n=1.3인 폴리트로픽 변화를 거쳐 300[℃]가 되었을 때 엔트로피[kcal/K]변화를 계산하시오. (단, 비열비k=1.4, 정적비열 Cv=0.17[kcaI/kg K], 압력은 절대압력이다.)

$$ \frac{T_2}{T_1}=(\frac{V_1}{V_2})^{n-1}=(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{n-1}{n}} $$

$$ \frac{T_2}{T_1}=\frac{273+300}{273+27}=1.91 $$

$$ (\frac{P_2}{P_1})^{\frac{n-1}{n}}=(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{1.3-1}{1.3}}=(\frac{P_2}{P_1})^{0.230} $$

$$ 1.91=(\frac{P_2}{P_1})^{0.230} \\ \frac{P_2}{P_1}=^{0.230}\sqrt{1.91} \\ P_2=P_1\times^{0.230}\sqrt{1.91}=1.67[MPa] $$

I 오르사트법 분석기

보일러 연도에서 배기가스 시료를 채취하여 분석기 내부의 성분 흡수제에 흡수시켜 체적변화를 측정하여 CO₂ – O₂ – CO 순서로 분석하는 분석기 명칭을 쓰시오.

에너지 18년기출C*