그림과 같이 온도(T)-엔트로피(S)로 표시된 이상적인 랭킨사이클에서 각 상태의 엔탈피(h)가 다음과 같다면, 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가? (단, h 1 = 30 kJ/kg, h 2 = 31 kJ/kg, h 3 = 274 kJ/kg, h 4 = 668 kJ/kg, h 5 = 764 kJ/kg, h 6 = 478 kJ/kg 이다.)

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1[공조냉동기계기사 필기] 18년 1회차

그림과 같이 온도(T)-엔트로피(S)로 표시된 이상적인 랭킨사이클에서 각 상태의 엔탈피(h)가 다음과 같다면, 이 사이클의 효율은 약 몇 %인가? (단, h₁ = 30 kJ/kg, h₂ = 31 kJ/kg, h₃ = 274 kJ/kg, h₄ = 668 kJ/kg, h₅ = 764 kJ/kg, h₆ = 478 kJ/kg 이다.)

해설

그림의 T–S 선도를 보면 1은 저온 포화액, 1→2는 펌프의 압축, 2→3은 포화액까지의 가열, 3→4는 증발(고온 등온), 4→5는 과열, 5→6은 터빈의 등엔트로피 팽창(수직 하강), 6→1은 응축(저온 등온)이다.
따라서 터빈 일은  $w_T=h_5-h_6=764-478=286\,\mathrm{kJ/kg}$ , 펌프 일은  $w_P=h_2-h_1=31-30=1\,\mathrm{kJ/kg}$ , 보일러 공급열은  $q=h_5-h_2=764-31=733\,\mathrm{kJ/kg}$  이다.
 $\eta=\dfrac{w_T-w_P}{q}=\dfrac{286-1}{733}=0.389$  이므로 효율은 약 39%다. 펌프 일이 1kJ/kg뿐이라 이를 무시하고  $286/733\approx39\%$ 로 계산해도 같은 값이 된다.

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