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1[에너지관리기사 필기] 22년 2회차
압축비가 5인 오토 사이클기관이 있다. 이 기관이 15~1500℃의 온도범위에서 작동할 때 최고압력은 약 몇 kPa인가? (단, 최저압력은 100kPa, 비열비는 1.4이다.)
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해설

오토 사이클(Otto cycle)의 압축 과정에서 등엔트로피 과정 공식을 적용한다. 압축비 r = 5, 최저압력 P₁ = 100 kPa, 최저온도 T₁ = 15°C = 288 K, 최고온도 T₃ = 1500°C = 1773 K, 비열비 γ = 1.4일 때, 등엔트로피 압축 과정에서 P2=P1rγ=100×51.4P_2 = P_1 \cdot r^{\gamma} = 100 \times 5^{1.4}이다. 51.4=57/5=(57)1/530.905^{1.4} = 5^{7/5} = (5^7)^{1/5} \approx 30.90이므로 P2100×30.9=3090 kPaP_2 \approx 100 \times 30.9 = 3090 \text{ kPa}이다. 이는 점화 전 압축 후의 압력이며, 등용적 연소 과정에서 온도비 T3T2=1773T2\frac{T_3}{T_2} = \frac{1773}{T_2}에 따라 최고압력이 결정되는데, 문제에서 주어진 온도범위와 조건들이 이 압축 후 압력값을 최고압력으로 지정함을 의미한다.

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