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그림과 같은 공기표준 브레이튼(Brayton) 사이클에서 작동유체 1k… | [공조냉동기계기사 필기] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[공조냉동기계기사 필기] 20년 1회차
그림과 같은 공기표준 브레이튼(Brayton) 사이클에서 작동유체 1kg당 터빈 일(kJ/kg)은? (단, T1=300K, T2=475.1K, T3=1100K, T4=694.5K이고, 공기의 정압비열과 정적비열은 각각 1.0035kJ/(kgㆍK), 0.7165kJ/(kgㆍK)이다.)
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해설

그림의 T–s 선도에서 상태점은 왼쪽 아래 1, 그 위 2, 오른쪽 위 3, 그 아래 4의 순서로 놓여 있다. 따라서 사이클은 1→2 단열압축(300K→475.1K), 2→3 정압가열(→1100K), 3→4 단열팽창(터빈, →694.5K), 4→1 정압방열로 돌아간다.

터빈에 해당하는 과정은 최고온도에서 온도가 떨어지는 3→4 구간이다. 정상유동 개방계이므로 터빈 일은 엔탈피 감소량과 같고, 정압비열을 써서 wT=cp(T3T4)w_T=c_p(T_3-T_4) 로 계산한다. 정적비열 0.7165는 이 계산에 쓰이지 않는다.

대입하면 wT=1.0035×(1100694.5)=1.0035×405.5407kJ/kgw_T=1.0035\times(1100-694.5)=1.0035\times405.5\fallingdotseq407\,\mathrm{kJ/kg} 이다.

참고로 압축기 일은 1.0035×(475.1300)176kJ/kg1.0035\times(475.1-300)\fallingdotseq176\,\mathrm{kJ/kg} 이므로 정미일은 약 231kJ/kg가 되며, 이 값과 터빈 일을 혼동하지 않도록 주의한다.

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