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1[화공기사 필기] 19년 3회차
정압비열 0.24kcal/kgㆍ℃의 공기가 수평관 속을 흐르고 있다. 입구에서 공기온도가 21℃, 유속이 90m/s이고, 출구에서 유속은 150m/s이며, 외부와 열교환이 전혀 없다고 보면 출구에서의 공기온도는?
1
10.2℃
2
13.8℃
3
28.2℃
4
31.8℃
해설

단열 수평관에서는 외부 열·일 출입이 없으므로 엔탈피 감소분이 운동에너지 증가분과 같아지는 에너지수지가 성립한다.

cp(T1T2)=v22v122c_p(T_1-T_2) = \dfrac{v_2^2-v_1^2}{2}이며, 단위를 맞추기 위해 cp=0.24kcal/kgC1004J/kgCc_p=0.24\,\mathrm{kcal/kg{\cdot}^{\circ}C}\approx1004\,\mathrm{J/kg{\cdot}^{\circ}C}로 환산한다.

v22v12=1502902=14400m2/s2v_2^2-v_1^2 = 150^2-90^2=14400\,\mathrm{m^2/s^2}이므로 T1T2=14400/210047.2CT_1-T_2 = \dfrac{14400/2}{1004} \approx 7.2\,^{\circ}\mathrm{C}, 따라서 출구온도는 217.221-7.2\approx 13.8℃이다.

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