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1[7급 국가직 화공열역학] 22년 1회차

그림은 수증기로 작동되는 Rankine 순환 공정의 온도－엔트로피( $T-S$ ) 선도이며, 표는 0.01 MPa에서 포화액체 상태에 있는 물의 열역학적 성질이다.  $P_1=P_2=$ 10.01 MPa이고,  $P_3=P_4=$ 0.01 MPa이며, 터빈과 펌프의 효율이 각각 0.7과 0.8일 때, 1지점에서의 엔탈피[kJ kg^-1]는? (단, 1 kJ ＝10^-3 MPa m³이다)

압력
 $P$ [MPa] 비부피
 $V^L$ [m³ kg^-1] 비엔탈피
 $H^L$ [kJ kg^-1] 비엔트로피
 $S^L$ [kJ kg^-1 K^-1]
0.01 0.001 191.8 0.65

압력 $P$ [MPa]	비부피 $V^L$ [m³ kg^-1]	비엔탈피 $H^L$ [kJ kg^-1]	비엔트로피 $S^L$ [kJ kg^-1 K^-1]
0.01	0.001	191.8	0.65

191.8

199.8

201.8

204.3

해설

1지점은 펌프 출구이므로 포화액체(4지점) 엔탈피에 실제 펌프일을 더하면 204.3 kJ/kg이다.
펌프 가역일은  $W_s=V^L\Delta P$ 이고, 효율 0.8이면 실제 일은 가역일을 효율로 나눈 값이다.
 $W_s=\dfrac{0.001\times(10.01-0.01)}{0.8}=0.0125\ \mathrm{MPa\,m^3\,kg^{-1}}=12.5\ \mathrm{kJ\,kg^{-1}}$ 
 $H_1=191.8+12.5=204.3\ \mathrm{kJ\,kg^{-1}}$ 
191.8은 펌프일을 더하지 않은 포화액체 엔탈피 그대로이다.
201.8은 효율을 반영하지 않은 가역일 10 kJ/kg만 더한 값이다.
199.8은 가역일에 효율을 곱한 8 kJ/kg을 더한 잘못된 값이다.

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