그림은 정상상태 흐름에서 200 kPa, 800 K의 이상기체가 단열된… | [7급 국가직 화공열역학] 25년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 화공열역학] 25년 1회차

그림은 정상상태 흐름에서 200 kPa, 800 K의 이상기체가 단열된 터빈으로 유입(지점 A)되어 100 kPa의 압력으로 배출(지점 C)되는 공정을 온도( $T$ )－엔트로피( $S$ ) 선도에 나타낸 것이다. 이때, A→B 공정과 A→C 공정은 각각 이상적인(등엔트로피) 공정과 실제 공정을 나타낸다. 터빈의 효율이 90 %일 때, 출구(지점 C)에서 이상기체의 온도[K]는? (단,  $T_i$ 는 지점  $i$ 에서의 온도이고, 이상기체의 정압 열용량( $C_P$ )과 정적 열용량( $C_V$ )은 일정하다.  $\frac{R}{C_P} = 0.32$ ,  $2^{0.32} = 1.25$ 로 계산하고,  $R$ 은 기체상수이며, 이상기체의 운동에너지와 위치에너지 변화는 무시한다)

해설

출구 온도는 656 K이다. 먼저 등엔트로피 출구 온도를 구하고, 터빈 효율로 실제 온도 강하를 보정한다.
등엔트로피 팽창:  $T_\mathrm{B} = T_\mathrm{A}\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{R/C_P} = \dfrac{800}{2^{0.32}} = \dfrac{800}{1.25} = 640\ \mathrm{K}$ 
열용량이 일정하므로 일은 온도차에 비례한다:  $T_\mathrm{A} - T_\mathrm{C} = 0.9\,(T_\mathrm{A} - T_\mathrm{B}) = 0.9 \times 160 = 144\ \mathrm{K}$ 
 $T_\mathrm{C} = 800 - 144 = 656\ \mathrm{K}$ 
실제 공정은 비가역성 때문에 엔트로피가 증가하므로 출구 온도는 등엔트로피 출구(640 K)보다 높다.
터빈 효율은 실제 일/이상 일이므로 이상 온도 강하 160 K에 0.9를 곱해야 한다. 나누면 강하가 약 178 K로 커져 출구 온도가 약 622 K로 지나치게 낮아진다.

오류나 개정된 내용이 보이면 알려주세요

이어서 풀어보기

[7급 국가직 화공열역학] 25년 1회차 25문항 이어서 보기문제·정답·해설을 한 페이지에서 이어서 볼 수 있어요

비슷한 기출

7급 국가직 화공열역학 기출문제 암기장 전체 보기

💬 자격증 스터디 커뮤니티헷갈리는 문제, 같이 준비하는 사람들에게 물어보세요

→