공기압축기에서 입구 공기의 온도와 압력은 각각 27℃, 100kPa 이… | [공조냉동기계기사 필기] 22년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[공조냉동기계기사 필기] 22년 2회차

공기압축기에서 입구 공기의 온도와 압력은 각각 27℃, 100kPa 이고, 체적유량은 0.01m³/s 이다. 출구에서 압력이 400kPa이고, 이 압축기의 등엔트로피 효율이 0.8일 때, 압축기의 소요 동력(kW)은 얼마인가? (단, 공기의 정압비열과 기체상수는 각각 1 kJ/(kg·K), 0.287 kJ/(kg·K)이고, 비열비는 1.4 이다.)

0.9

1.7

2.1

3.8

해설

등엔트로피 온도비는  $\dfrac{T_{2s}}{T_1} = \left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}} = 4^{0.2857} \approx 1.486$ 이므로  $T_{2s} \approx 300 \times 1.486 \approx 445.8\ \text{K}$ 이다.
등엔트로피 압축일은  $w_s = C_p(T_{2s}-T_1) \approx 145.8\ \text{kJ/kg}$ 이고, 등엔트로피 효율을 반영한 실제 압축일은  $w = \dfrac{w_s}{0.8} \approx 182.3\ \text{kJ/kg}$ 이다.
입구 공기 밀도는  $\rho_1 = \dfrac{P_1}{RT_1} = \dfrac{100}{0.287 \times 300} \approx 1.161\ \text{kg/m}^3$ 이고, 질량유량은  $\dot m = \rho_1 \dot V \approx 0.01161\ \text{kg/s}$ 이다. 소요동력은  $\dot W = \dot m \times w \approx 0.01161 \times 182.3 \approx 2.1\ \text{kW}$ 로 계산된다.

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