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1[7급 국가직 화공열역학] 22년 1회차
320 K, 500 kPa의 물이 단열펌프를 지나 8,000 kPa로 방출된다. 320 K에서 포화액체 물의 비부피는 1,000 cm3 kg-1이며, 이송되는 동안 비부피는 변하지 않는다. 펌프의 효율이 25 %라면, 단열 압축공정에 필요한 펌프의 일[kJ kg-1]은? (단, 이 과정에서 운동에너지와 위치에너지의 변화는 무시한다. 1 J =1 MPa cm3이다)
1
7.5
2
15.0
3
20.0
4
30.0
해설

가역 단열 펌프 일 VΔPV\Delta P를 구한 뒤 효율로 나누면 실제 펌프 일은 30.0 kJ/kg이다.

가역 일: Wsrev=VΔP=1000 cm3 kg−1×(8−0.5) MPaW_s^{rev}=V\Delta P=1000\ \mathrm{cm^3\,kg^{-1}}\times(8-0.5)\ \mathrm{MPa}
=7500 J kg−1=7.5 kJ kg−1=7500\ \mathrm{J\,kg^{-1}}=7.5\ \mathrm{kJ\,kg^{-1}}

실제 일: Ws=7.50.25=30.0 kJ kg−1W_s=\dfrac{7.5}{0.25}=30.0\ \mathrm{kJ\,kg^{-1}}

  • 7.5는 효율을 반영하지 않은 가역 일이다.
  • 15.0과 20.0은 효율 25 %에 맞지 않는 값으로, 효율 25 %이면 실제 일은 가역 일의 4배여야 한다.

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