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회전날개 지름 31 [m]인 프로펠러형 풍차가 풍속 16.5 [m/s]… | 전기기사 실기 2023년 1회 기출유형문제 기출문제 상세 페이지

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회전날개 지름 31 [m]인 프로펠러형 풍차가 풍속 16.5 [m/s]로 돌 때 풍력에너지 [kW]를 구하시오. (단, 공기 밀도 1.225 [kg/m³])
해설
풍력에너지(이론출력) P=12ρAv3P = \dfrac{1}{2}\rho A v^{3}, 수풍면적 A=π4D2A = \dfrac{\pi}{4}D^{2}.

P=12ρ(π4D2)v3=12×1.225×π4×312×16.53×103=2,076.69P = \dfrac{1}{2}\rho \left(\dfrac{\pi}{4}D^{2}\right) v^{3} = \dfrac{1}{2}\times 1.225 \times \dfrac{\pi}{4}\times 31^{2}\times 16.5^{3}\times 10^{-3} = 2{,}076.69 [kW]


[해설]

풍차의 이론출력은 통과하는 공기의 운동에너지 시간변화율이며, 유속의 세제곱에 비례해 커진다.

수풍면적은 날개 지름으로 정한 원의 넓이 A=π4D2A=\dfrac{\pi}{4}D^{2}이고, 여기에 밀도와 유속의 세제곱을 곱해 P=12ρAv3P=\dfrac{1}{2}\rho A v^{3}로 계산한다.

P=12×1.225×π4×312×16.53×103=2,076.69P=\dfrac{1}{2}\times1.225\times\dfrac{\pi}{4}\times31^{2}\times16.5^{3}\times10^{-3}=2{,}076.69[kW]
지름을 반지름으로 착각하지 않는 것이 채점 포인트다.

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