피스톤이 장치된 단열 실린더에 300kpa, 건도 0.4인 포화액-증기… | [에너지관리기사 필기] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[에너지관리기사 필기] 16년 1회차

피스톤이 장치된 단열 실린더에 300kpa, 건도 0.4인 포화액-증기 혼합물 0.1kg이 들어있고 실린더 내에는 전열기가 장치되어 있다. 220V의 전원으로부터 0.5A의 전류를 10분동안 흘려보냈을 때 이 혼합물의 건도는 약 얼마인가? (단, 이 과정은 정압과정이고 300kpa에서 포화액의 엔탈피는 561.43/kg 이고 포화증기의 엔탈피는 2724.9kJ/kg이다.)

0.705

0.642

0.601

0.442

해설

정압과정에서 전열기가 공급한 에너지는  $Q = VIt = 220\,\mathrm{V}\times0.5\,\mathrm{A}\times600\,\mathrm{s} = 66{,}000\,\mathrm{J} = 66\,\mathrm{kJ}$ 이며, 이는 곧 혼합물의 엔탈피 증가량  $m(h_2-h_1)$ 과 같다.
초기 엔탈피는  $h_1 = h_f+x_1(h_g-h_f) = 561.43+0.4\times(2724.9-561.43) \approx 1426.8\,\mathrm{kJ/kg}$ 이고, 나중 엔탈피는  $h_2 = h_1+\dfrac{Q}{m} = 1426.8+\dfrac{66}{0.1} \approx 2086.8\,\mathrm{kJ/kg}$ 이다.
따라서 나중 건도는  $x_2 = \dfrac{h_2-h_f}{h_g-h_f} = \dfrac{2086.8-561.43}{2724.9-561.43} \approx 0.705$ 이다.

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