압력 2MPa, 온도300℃의 수증기가 20m/s 속도로 증기터빈으로 … | [공조냉동기계기사 필기] 18년 1회차 기출문제 상세 페이지

그림에서 입구는 $P_i=2\,\mathrm{MPa}$, $T_i=300^\circ\mathrm{C}$, $V_i=20\,\mathrm{m/s}$, 출구는 $P_e=100\,\mathrm{kPa}$, $V_e=100\,\mathrm{m/s}$이다. 표에는 출구 압력에서 포화액이 $h_f=417.44\,\mathrm{kJ/kg}$, $s_f=1.3025\,\mathrm{kJ/(kg\cdot K)}$, 포화증기가 $h_g=2675.46\,\mathrm{kJ/kg}$, $s_g=7.3593\,\mathrm{kJ/(kg\cdot K)}$ 로 주어져 있다.
가역단열이므로 $s_e=s_i=6.7663$이고, 출구 건도는 $x=\dfrac{6.7663-1.3025}{7.3593-1.3025}=0.902$ 다. 출구 엔탈피는 $h_e=417.44+0.902(2675.46-417.44)\approx2454\,\mathrm{kJ/kg}$.
운동에너지를 포함한 정상유동 에너지식 $w=(h_i-h_e)+\dfrac{V_i^{2}-V_e^{2}}{2}$ 에서 엔탈피 항은 $3023.5-2454\approx569.1\,\mathrm{kJ/kg}$, 속도 항은 $\dfrac{20^{2}-100^{2}}{2}=-4800\,\mathrm{J/kg}=-4.8\,\mathrm{kJ/kg}$ 이다.
따라서 $w\approx569.1-4.8\approx564.3\,\mathrm{kJ/kg}$ 이다. 속도 변화가 깎아먹는 몫은 5kJ/kg 정도로 작아 출력일은 사실상 엔탈피 강하가 만든다.