에너지 20년기출A

19A	19B	19C
20A‘	20B‘	20C 20D
21A*	21B‘	21C

1️⃣ 절탄기(열불응연)☑️B2

효불효연 공기예열 장단	20C03	23C04
열불응연 절탄기 장	16A02	20A01	18A10	23c08
과열기 장단	17A02	23b08	19b03	21b02
	20D03
조절	18A08	18B06
명칭	19C01	20B03	18C03	17C05
	24c02
계산	23B10

►보일러 페열회수장치인 절탄기(economizer)를 사용하였을 때 장점 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.

2️⃣ 세정식 집진장치 ☑️

종류	17B01	22A03	23b04
장단	16C07	20A02	20c06
건식	22B12	17C03		19B04

세정식 집진장치의 원리를 설명하시오.

F9 세정식 집진장치(장단점)

분진이 포함된 배기가스를 세정액이나 액막 등에 충돌시키거나 접촉시켜 액체에 의해 포집하는 방식이다.

구조가 간단하고 처리가스량에 비해 장치의 고정면적이 적다
가동부분이 적고 조작이 간단하다
포집된 분진의 취출이 용이하고 작동 시 큰 동력이 필요하지 않다
연속 운전이 가능하고
분진의 입도, 습도 및 가스의 종류 등에 의한 영향을 받지 않는다.
가연성 함진가스의 세정도에도 편리하게 이용할 수 있다.

설비비가 비싸다
다량의 물 또는 세정액이 필요하다
집진물을 회수할 때 탈수, 여과, 건조 등의 하기 위한 별도의 장치가 필요하다
한랭시 세정액의 동파 방지 대책이 필요하다

3️⃣ 열교환

공랭식 열교환기의 송풍기 중 흡인형의 장점을 3가지만 쓰시오

열풍이 재순환할 염려가 적다
공기의 흐름이 비교적 균일하다
구동축이 짧고 진동이 적다

4️⃣ 캐리오버 ☑️O1

이상현상	17C06	22c07
캐리오버	20C08	23b01	24C04
방지대책	20A04	17A05
프라이밍	23c02	16a08	21c17	16c01
포밍	23A05
캐비 테이션	21B13	16a06
수격작용	21B15	16A07

보일러 운전 중 발생하는 비수현상(carry over)의 방지대책 4가지를 쓰시오.

O3 캐리오버

보일러 운전 중 수분 일부가 증기와 함께 취출되는 현상으로 프라이밍, 포밍현상이 발생할 때 나타나는 현상

❶ 보일러수를 농축시키지 않는다
❷ 보일러수 중의 불순물을 제거하다
❸ 주증기 밸브를 급격히 개방하지 않는다
❹ 과부하가 되지 않도록 한다
● 수위를 고수위로 하지 않는다
● 비수방지관을 설치한다

5️⃣ 보일러의 부식 ☑️K3

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

►보일러에서 연소가스에 의하여 발생하는 부식에 대한 설명이다. 물음에 답하시오.
(1) 부식 명칭을 쓰시오.
(2) 방지법 2가지를 쓰시오.

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.

P6 저온부식 방지대책

● 연소가스를 노점이상으로 유지한다 ● 연료중 황을 제거한다 ● 무수황산을 다른 생성물로 변경시킨다. ● 첨가제를 첨가하여 황산증기의 노점온도를 낮춘다 ● 과잉공기를 적게하여 배기가스중 산소를 감소시킨다.

6️⃣ 요로 ☑️D1

슬래킹	16A10	17A06	21C04
온도	22A11	23A11	20C04	18B07
가마울림	17A01	22C03	23b03
요로	16B07	16b08	23B02	20B02
	20A06

요(嘉)를 조업방법에 의하여 분류할 때 연속식 요 3가지를 쓰시오

연속요 : 윤요, 연속식 가마, 터널 가마, 반터널식 가마 등
반연속요 : 등요, 셔틀 가마 등 불연속요 : 승염식요, 횡염식요, 도염식요, 종가마 등

7️⃣ 수관보일러 ☑️A1

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

►수관식 보일러의 보일러수 순환방식 3가지를 쓰시오.

A2 수관보일러

❶ 자연순환식 : 보일러수의 비중량차에 의하여 자연순환하는 형식

❷ 강제순환식 : 순환펌프를 설치하여 보일러수를 강제로 순환시키는 형식 (라몬트, 벨록스)

❸ 관류식 : 증기드럼 폐지하고 긴관을 제작, 구성하여 관의 한 끝에서 펌프로 압송된 물을 가열, 증발, 과열의 과정을 거쳐 증기가 발생되는 형식

►자연 순환식 수관 보일러의 장점 4가지를 쓰시오

A4 자연 순환식 수관 보일러

증기 발생시간이 빠르며, 고압 대용량에 적합하다.
수관의 배열이 용이하고, 패키지형으로 제작이 가능하다.
외분식이므로 연료 선택범위가 넓고, 연소상태가 양호하다.
전열면적이 크고, 열효율이 높다.
원통형 보일러에 비해 보유수량이 적어 파열 사고 시 피해가 적다.

관수처리에 주의를 요한다.
구조가 복잡하여 청소, 검사, 수리가 어렵고 스케일 부착이 쉽다.
부하변동에 따른 압력 및 수위 변동이 심하다.

8️⃣ 가스필터

기체연료 배관에 설치되는 가스필터의 역할을 쓰시오.

공급되는 도시가스 중에 포함된 이물질을 제거하여 압력조정기 및 버너의 고장을 방지한다

9️⃣ 사이펀관*

부르동 압력계에 부착하는 사이펀관(siphon tube)의 역할을 쓰시오

압력계 내부의 부르동관을 보호하기 위하여 안지름 6.5[mm]이상의 관을 한바퀴 돌려 가공된 것으로 관 내부에 물을 투입하여 고온증기가 영향을 미치지 않도록 한다

🔟 다이어프램

격막밸브라고도 하는 다이어프램 밸브의 특징을 3가지만쓰시오

유체의 흐름이 주는 영향이 작다
기밀을 유지하기 위한 패킹이 불필요하다
산 등의 화학약품을 차단하는 데 사용하는 밸브이다

1️⃣1️⃣ 정압계산(피토관)☑️I2

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

1기압, 0[°C] 상태의 공기가 원형 덕트에 흐르고 있을 때 원형 덕트 중심부에 피토관을 설치하여 측정한 U자관 마노미터의 눈금이 3[㎜H₂O] 이었다. 이 상태에서 원형 덕트의 지름을 1/2로 축소하면 원형 덕트 중심부의 유속[m/s]얼마인가 (단, 1기압, 0[°C]상태의 공기 밀도는 1.293[kg/㎥]이다.)

I2 정압계산(피토관)

\[ V=\sqrt{2g\frac{P_t-P_s}{\gamma}} \]

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

\[ \gamma(물의 비중량) : 1000[kgf/m^3] \]

\[ 1[atm]=760[mmHg]\] \[=10332[mmHO]=101.325[kPa] \]

Pt 전압 Ps정압 γ공기밀도

$$ Q=A_1\times V_1=A_2\times V_2 \\ D_2=\frac{1}{2}D_1 $$

$$ \frac{\pi}{4}\times D_1^2\times V_1=\frac{\pi}{4}\times (\frac{1}{2}\times D_1)^2\times V_2 $$

$$ V_2=\frac{\frac{\pi}{4}\times D_1^2\times V_1}{\frac{\pi}{4}\times (\frac{1}{2}D_1)^2}=\frac{\frac{\pi}{4}\times D_1^2\times V_1}{\frac{\pi}{4}\times \frac{1}{2}^2 D_1^2} \\ =\frac{V_1}{(\frac{1}{2})^2}=4V_1 $$

$$ V=\sqrt{2\times g\times h\times \frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}} $$

$$ V_2=4V_1=4\times\sqrt{2\times g\times h\times \frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}} $$

$$ V_2=\sqrt{2\times 9.8\times 0.003\times \frac{1000-1.293}{1.293}}=26.956[m/s] $$

1️⃣2️⃣ 열전도율계산

	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

노를 설계할 때 노벽을 내부부터 순서대로 내화벽돌 (λ₁=5[W/m·℃], 두께 0.3[m]의 단열벽돌(λ₂=0.9[W/m·℃]), 두께 0.15[m]의 일반벽돌(λ₃=3[W/m·℃])의 3중구조로 하고자 한다. 노 내부의 온도가 1200[℃]이고 실내온도가 50[℃]라 할 때
단열벽돌의 내화도 때문에 단열벽돌의 온도를 900[℃]이하로 유지하려면 내화벽돌의 두께는 몇 [m]로 하여야 하는가?
(단, 외기와 일반벽돌 외표면과의 열전달은 무시한다)

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

$$ Q=K\times F\times \Delta t \\ K=\frac{1}{R}=\frac{1}{\frac{1}{\alpha_1}+\frac{b}{\lambda}+\frac{1}{\alpha_2}} $$

1️⃣3️⃣ 건연소가스량(Gd) G0

공기량	22B13	21A13	20A13	17A11
	21C10	19C11	23A03	19C13
	22C05	24A03	21A13

공기비	22A02	22B13	17B12
탄산	18B12	24A07
가스량	20D10	20A13

질량 기준으로 C 85[%], H 12[%], S 3[%]의 조성으로 되어 있는 중유를 공기비 1.3으로 연소할 때에 대한 물음에 답하시오.

(1) 실제 공기량[Nm³/kg]을 계산하시오.

(2) 건연소 가스랑[Nm³/kg]을 계산하시오.

G0 이론공기량(A₀)

\[ A_{0}[Nm/kg]=\frac{22.4}{0.21}(\frac{C}{12} +\frac{H-\frac{O}{8}}{4}+\frac{S}{32}) \]

$$ A_0[Nm/kg]=\frac{O_0}{0.21}=8.89C+26.67(H-\frac{O}{8})+3.33S \\ A_0[kg/kg]=\frac{O_0}{0.232}=11.49C+34.5(H-\frac{O}{8})+4.31S $$

$$ A_0=8.89C+26.67(H-\frac{O}{8})+3.33S $$

G5 건연소가스량(Gd)

\[ G_{0d}=8.89C+21.1(H-\frac{O}{8})+3.33S+0.8N \]

\[ G_d=G+B=G+(m-1)A_0 \]

\[ G_d=(m-0.21)A_0+1.867C+0.7S+0.8N \]

$$ G_d=(m-0.21)A_0+1.867C+0.7S+0.8N $$

1️⃣4️⃣ 카르노사이클 N1

20A14 22B15

동작물질 1[kg]이 고열원 600[°C], 저열원 100[°C]사이에서 분당 60사이클(cycle)로 회전하는 카르노 사이클 기관의 최고압력(P₃)이 400[kPa·a]이고, 등온팽창하여 압력(P₄)이 200[kPa·a]로 되었다면 1시간 동안에 수열되는 열량[kW]은 얼마인가? (단, 동작물질의 기체상수 R=287[J/kg·K]이다)

N1 카르노사이클

$$ \eta=\frac{W}{Q_1}=1-\frac{Q_2}{Q_1}=1-\frac{T_2}{T_1} $$

$$ \Delta S_1=\frac{Q_1}{T_1}(엔트로피) $$

$$ W_2=Q_2=\frac{T_2}{T_1}\times Q_1 $$

$$ Q_1=m\times P_3 \times v_3\times\ln\frac{v_3}{v_4} \\=m\times R \times T_H\times \ln\frac{P_3}{P_4} $$

$$ Q_1=m\times P_3 \times v_3\ln\frac{v_3}{v_4} \\=m\times R \times T_H\times \ln\frac{P_3}{P_4} $$

$$ =1\times 0.287 \times (273+600)\ln\frac{400}{200}=173.668[kJ] $$

$$ 수열량=\frac{173.67\times 60\times 60}{3600}=173.67[kW] $$

$$ 수열량=\frac{1사이클당 수열량\times 1분당사이클수\times 60}{3600[kJ/h]} \\ =\frac{173.67\times60\times60}{3600}=173.67[kW] $$

1️⃣5️⃣ 복사전열량, 대류전열량 D7

노내의 온도가 600[°C]인 상태에서 500*500[㎜]의 노 문을 열었다. 이때 노 문을 통한 방사전열 손질 열량은 몇[W]인가 (단, 실내온도는 30[°C] 화염의 방사율은 0.38, 스테판-볼츠만 상수()는 5.67[W/m² K⁴]이다.

D9 복사전열량

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

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

$$ Q=\epsilon\times C_b\times \{(\frac{T_1}{100})^4-(\frac{T_2}{100})^4\}\times F $$

$$ =0.38\times 5.67\times \{(\frac{273+600}{100})^4 -(\frac{273+30}{100})^4\}\\ \times (0.5\times 0.5)=3083.3[W] $$

에너지 20년기출A

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