증기터빈에서 질량유량이 1.5kg/s이고, 열손실률이 8.5kW이다. … | [공조냉동기계기사 필기] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

그림에서 입구 조건은 $z_i=6\,\mathrm{m}$, $v_i=50\,\mathrm{m/s}$, $h_i=3137.0\,\mathrm{kJ/kg}$이고, 출구 조건은 $z_e=3\,\mathrm{m}$, $v_e=200\,\mathrm{m/s}$, $h_e=2675.5\,\mathrm{kJ/kg}$이며 유량은 입·출구 모두 1.5 kg/s이다.
정상유동 에너지식 $\dot{W}=\dot{m}\left[(h_i-h_e)+\dfrac{v_i^2-v_e^2}{2}+g(z_i-z_e)\right]-\dot{Q}_{loss}$에 대입한다. 엔탈피 차는 $3137.0-2675.5=461.5\,\mathrm{kJ/kg}$, 운동에너지 항은 $\dfrac{50^2-200^2}{2}=-18750\,\mathrm{J/kg}=-18.75\,\mathrm{kJ/kg}$, 위치에너지 항은 $9.8\times(6-3)=29.4\,\mathrm{J/kg}\approx0.03\,\mathrm{kJ/kg}$이다.
따라서 $\dot{W}=1.5\times(461.5-18.75+0.03)-8.5\approx664.2-8.5=656\,\mathrm{kW}$이다. 위치에너지 변화는 거의 무시할 수준이지만, 유속이 50에서 200 m/s로 커지면서 늘어난 운동에너지 약 19 kJ/kg과 열손실 8.5 kW는 출력을 깎으므로 반드시 반영해야 한다.