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1[에너지관리기사 필기] 21년 1회차
터빈 입구에서의 내부에너지 및 엔탈피가 각각 3000kJ/kg, 3300kJ/kg인 수증기가 압력이 100kPa, 건도 0.9인 습증기로 터빈을 나간다. 이 때 터빈의 출력은 약 몇 kW 인가? (단, 발생되는 수증기의 질량 유량은 0.2 kg/s 이고, 입출구의 속도차와 위치에너지는 무시한다. 100kPa 에서의 상태량은 아래 표와 같다.)
(단위 : kJ/kg)포화수건포화증기
내부에너지 u4202510
엔탈피 h4202680
1
46.2
2
93.6
3
124.2
4
169.2
해설

속도차와 위치에너지를 무시한 정상유동 에너지식에서 터빈 출력은 W˙=m˙(h1−h2)\dot{W}=\dot{m}(h_1-h_2) 이다. 입구 엔탈피는 3300 kJ/kg이며, 함께 주어진 내부에너지 3000 kJ/kg 은 이 계산에 쓰이지 않는 값이다.

출구는 100 kPa, 건도 0.9 인 습증기이므로 표의 엔탈피 행(포화수 420, 건포화증기 2680 kJ/kg)을 써서 h2=hf+x(hg−hf)=420+0.9×(2680−420)=420+2034=2454 kJ/kgh_2=h_f+x(h_g-h_f)=420+0.9\times(2680-420)=420+2034=2454\ \mathrm{kJ/kg} 이다.

따라서 W˙=0.2×(3300−2454)=0.2×846=169.2 kW\dot{W}=0.2\times(3300-2454)=0.2\times 846=169.2\ \mathrm{kW} 이다.

표의 내부에너지 행(420, 2510)으로 u2u_2 를 구해 내부에너지 차로 계산하면 틀린다. 개방계인 터빈의 일은 엔탈피 차로 구해야 하며, 내부에너지 값은 오답을 유도하기 위한 자료이다.

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