에너지 20년기출B

👍C1 보일러 마력1️⃣

20[°C] 물 10[kg]을 100[°C] 수증기로 만들 때 필요한 열량[kJ] 구하시오. (단, 물의 비열은 4.186[kJ/kg]. 증발잠열은 2257[kJ/kg]이다.)

$$ Q_1=CG\Delta t \\ Q_2=G\gamma $$

$$ Q_1=mC\Delta t $$

$$ =10\times 4.186\times (100-20)=3348.8[kJ] $$

$$ Q_2=m\times \gamma $$

$$ =10\times 539\times4.1868=22570[kJ] $$

$$ Q=Q_1+Q_2=3348.8+22570=25918.8[kJ] $$

2️⃣습도계

방 안의 온도가 25[°C]인데 온도를 낮추었더니 20[°C]에서 물방울이 생성되었다고 하면 방 안의 온도가 25[°C]일 때의 상대습도[%]는 얼마인가? (단, 20[°C], 25[°C]에서의 포화수증기압은 2.23[kPa], 3.15[kPa]이다.)

I8 습도계

수증기분압

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

상대습도

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

절대습도

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

$$ \phi=\frac{P_w}{P_s}\times 100 $$

$$ =\frac{2.23}{3.15}\times 100=70.793 $$

3️⃣고위발열량계산

메탄(CH4) 가스를 공기 중에서 연소시키려 한다. 메탄의 저위발열량이 50,000[kJ/kg]이라면 고위발열량[kJ/kg]은 얼마인가? (단, 물의 증발잠열은 2480[kJ/kg]이다)

H1 고위발열량계산

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

$$ H_l=33858C+142120(H-\frac{O}{8})+10450S $$

4️⃣증기트랩

열역학적 증기 트랩에 대한 물음에 답하시오.

(1) 작동원리를 설명하시오. (2) 종류 2개를 쓰시오.

B1 증기트랩

✲증기관의 도중에 설치하여 증기를 사용하는 설비의 배관 내에 고여있는 응축수 (증기의 일부가 드레인된 상태)를 자동배출시키는 장치

❶기계식트랩 : 볼플로트식, 버킷식

❷열역학식 : 오리피스식, 디스크식

✲증기와 응축수의 열역학적 유체역학적 특성차를 이용한 것이다

❸온도조절식 : 바이메탈식, 벨로즈식

❎5️⃣

터널요를 구성하는 부분 3가지를 쓰시오

대차, 샌드실, 푸셔

6️⃣폐열회수장치

보일러 배기가스 현열을 이용하여 급수를 예열하는 장치를 ( ® )라 하며, 공기를 예열는 장치를 ( ® )라 한다. ( ) 안에 알맞은 명칭을 쓰시오.

B2 절탄기

과열기 → 재열기 → 절탄기 → 공기예열기

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

👍 7️⃣

연료의 발열량이 23,000[kJ/kg]인 연료를 연소시키는 보일러에서 연료 1[kg]당 발생하는 연소가스가 10[N㎡], 비열이 1.38[kJ/N㎡·°C], 외기온도 0[°C], 배기가스 평균온도가 300[°C] 일 때 효율[%]은 얼마인가? (단, 불완전 연소에 의한 손실열은 연료 발열량의 10%이다.)

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

$$ =(1-\frac{10\times 1.38\times (300-0)}{23000\times 0.9})\times 100 $$

8️⃣단열재효과

공업용 로의 에너지 절감방안 4가지를 쓰시오

D2요로의 효율개선

단열조치를 강화하여 방사열량을 감소시칸다.
가열온도를 적정온도로 유지시켜 과열이 발생하지
적정 공기비를 유지시켜 완전연소가 되도록 한다.
연소용 공기는 배열을 이용하여 예열시켜 공급한다.

9️⃣인터록

보일러에 적용하는 자동제어 중 인터록(interlock)에 대하여 설명하시오.

J3 인터록

어떤 일정한 조건이 충족하지 않으면 다음 단계의 동작이 작동하지 못하도록 저지하는것으로 보일러의 안전한 운전을 위하여 반드시 필요한 것이다.

🍀Q 신에너지, 재생에너지

🔟[보기]에 주어진 것은 신 재생에너지 종류이다. 물음에 답하시오. ® 해양에너지 ® 지열에너지 ® 수소에너지 ®풍력 ® 연료전지 ® 수력 ® 태양에너지 (1) 신에너지에 해당하는 것 2가지를 기호로 쓰시오. (2) 재생에너지에 해당하는 것 5가지를 기호로 쓰시오.

수소에너지, 연료전지

해양에너지, 지열에너지, 풍력, 수력, 태양에너지

1️⃣1️⃣관류 보일러

드럼 없이 하나로 된 관에 급수를 압입하여 가열, 증발, 과열과정을 거쳐 과열증기를 발생하는 보일러의 명칭을 쓰시오.

A5 관류 보일러(명칭)

급수펌프에 의해 급수를 압입하여 하나로 된 관에서 가열, 증발, 과열과정을 거쳐 순환하는 보일러

1️⃣2️⃣단열압축

정압비열이 20.9[kJ/kmol･K]인 이상기체를 25[°C], 1[atm] 상태에서 가역단열과정으로 10[atm]까지 압축하였을 때 온도는 몇 [°C]인가? (단, 0[K]는 -273.15[°C]를 기준으로 한다.)

● 정적비열 계산 기체상수 R=8.314[kJ /kmol･K]이다.

$$ C_v=C_p-R=20.9-8.314=12.546[kJ/kmol K] $$

● 비열비계산

$$ k=\frac{C_p}{C_v}=\frac{20.9}{12.59}=1.66 $$

● 압축후 온도계산

$$ \frac{T_2}{T_1}=(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}} $$

$$ T_2=T_1\times(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}}=(273+25)\times(\frac{10}{1})^{\frac{1.66-1}{1.66}}=744.400[K]-273=471.4[℃] $$

N0 단열압축

$$ \frac{T_2}{T_1}=(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}} $$

$$ T_2=T_1\times(\frac{P_2}{P_1})^{\frac{k-1}{k}}=(273+25)\times(\frac{10}{1})^{\frac{1.4-1}{1.4}} \\ =575.347[K]-273=302.347[℃] $$

1️⃣

보염장치 중 윈드박스의 기능 2가지를 쓰시오.

® 안정된 착화를 도모한다. ® 화염의 형상을 조절한다. ® 공기와 연료의 혼합을 촉진한다 ® 전열효율을 향상시킨다

2️⃣보온재(전내흡비온)

보온재의 구비조건 5가지를 쓰시오.

D4 보온재 구비조건(전내흡비온,두)

열전도율이 작을것
적당한 내구성을 가질것
흡습성 흡수성이 작을것
부피, 비중이 작을것
안전 사용온도 범위에 적합할것
시공성이 좋을것
내열성 내약성이 있을것

3️⃣

진공압력과 게이지압력을 측정할 수 있는 연성계에서 진공압력이 500[mmHg]일 때 절대압력으로 몇[atm]인가?

대기압은 1[atm]=760[mmHg]이다. 절대압력 = 대기압- 진공압력 = 1 – 500/700 = 0.342 0.34[atm]

4️⃣

저수위 차단장치에 의하여 동작되는 기능 2가지를 쓰시오.

® 급수의 자동조절 ® 최저수위까지 내려가기 직전에 저수위 경보 ® 최저수위까지 내려가는 즉시 연료차단

5️⃣쉘 앤 튜브식 열교환기

쉘 앤 튜브식 열교환기에 사용되는 스파이럴 튜브의장점 2가지를쓰시오.

E2 쉘 앤 튜브식 열교환기

튜브 전열면적이 증가된다.
유체의 흐름이 난류가 되어 전열효과가 우수하다