노즐에서 가역단열 팽창에서 분출하는 이상기체가 있다고 할 때 노즐 출구… | [에너지관리기사 필기] 19년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[에너지관리기사 필기] 19년 1회차

노즐에서 가역단열 팽창에서 분출하는 이상기체가 있다고 할 때 노즐 출구에서의 유속에 대한 관계식으로 옳은 것은? (단, 노즐입구에서의 유속은 무시할 수 있을 정도로 작다고 가정하고, 노즐 입구의 단위질량당 엔탈피는 h_i, 노즐 출구의 단위질량당 엔탈피는 h_o이다.)

 $\sqrt{h_i - h_o}$

 $\sqrt{h_o - h_i}$

 $\sqrt{2(h_i - h_o)}$

 $\sqrt{2(h_o - h_i)}$

해설

노즐은 축일과 열출입이 없는 가역단열 유동이므로 정상유동 에너지식은 h_i + V_i²/2 = h_o + V_o²/2 가 된다(위치에너지 변화는 무시).

입구 유속을 무시할 수 있다고 했으므로 V_i ≈ 0이고, 정리하면 V_o²/2 = h_i − h_o, 즉 $V_o=\sqrt{2(h_i-h_o)}$ 이다. 엔탈피를 J/kg으로 넣으면 유속이 m/s로 나온다.

근호 안에 계수 2가 없는 형태는 운동에너지가 V²/2라는 점을 반영하지 못한 식이고, 출구 엔탈피에서 입구 엔탈피를 빼는 형태는 팽창으로 엔탈피가 감소(h_i > h_o)한다는 사실과 어긋나 근호 안이 음수가 된다.

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