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공기압축기에서 입구 공기의 온도와 압력은 각각 27℃, 100kPa이고… | [공조냉동기계기사 필기] 18년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[공조냉동기계기사 필기] 18년 1회차
공기압축기에서 입구 공기의 온도와 압력은 각각 27℃, 100kPa이고, 체적유량은 0.01m3/s이다. 출구에서 압력이 400kPa이고, 이 압축기의 등엔트로피 효율이 0.8일 때, 압축기의 소요 동력은 약 몇 kW인가? (단, 공기의 정압비열과 기체상수는 각각 1kJ/(kg·K), 0.287kJ/(kg·K)이고, 비열비는 1.4이다.)
1
0.9
2
1.7
3
2.1
4
3.8
해설

먼저 질량유량을 이상기체 상태방정식으로 구한다: m˙=PV˙RT=100×0.010.287×300≈0.01161 kg/s\dot m = \dfrac{P\dot V}{RT}=\dfrac{100\times0.01}{0.287\times300}\approx0.01161\ \text{kg/s}.

등엔트로피 출구온도는 T2s=T1(P2P1)k−1k=300×40.2857≈445.8 KT_{2s}=T_1\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}=300\times4^{0.2857}\approx445.8\ \text{K} 이므로 등엔트로피 압축일은 W˙s=m˙Cp(T2s−T1)≈0.01161×1×145.8≈1.69 kW\dot W_s=\dot m C_p(T_{2s}-T_1)\approx0.01161\times1\times145.8\approx1.69\ \text{kW} 이다.

등엔트로피 효율 0.8을 적용하면 실제 소요동력은 W˙=W˙sη≈1.690.8≈2.1 kW\dot W=\dfrac{\dot W_s}{\eta}\approx\dfrac{1.69}{0.8}\approx2.1\ \text{kW} 로 계산된다.

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