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어느 증기터빈에 0.4kg/s로 증기가 공급되어 260kW의 출력을 낸… | [일반기계기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 21년 3회차
어느 증기터빈에 0.4kg/s로 증기가 공급되어 260kW의 출력을 낸다. 입구의 증기 엔탈피 및 속도는 각각 3000kJ/kg, 720m/s, 출구의 증기 엔탈피 및 속도는 각각 2500kJ/kg, 120m/s이면, 이 터빈의 열손실은 약 몇 kW가 되는가?
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15.9
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40.8
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20.4
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104
해설

터빈의 에너지 균형식에 유속에 의한 운동에너지 변화까지 반영하면 열손실은 약 40.8 kW이다.

단위질량당 계산하면 엔탈피차 h1h2=30002500=500 kJ/kgh_1-h_2=3000-2500=500\ \mathrm{kJ/kg}, 운동에너지차 V12V222=720212022=252,000 J/kg=252 kJ/kg\dfrac{V_1^2-V_2^2}{2}=\dfrac{720^2-120^2}{2}=252{,}000\ \mathrm{J/kg}=252\ \mathrm{kJ/kg}, 비출력 ws=2600.4=650 kJ/kgw_s=\dfrac{260}{0.4}=650\ \mathrm{kJ/kg}이다.

정상유동 에너지식에서 qloss=(h1h2)+V12V222ws=500+252650=102 kJ/kgq_{loss}=(h_1-h_2)+\dfrac{V_1^2-V_2^2}{2}-w_s=500+252-650=102\ \mathrm{kJ/kg}이고, 질량유량을 곱하면 Q˙loss=102×0.4=40.8 kW\dot{Q}_{loss}=102\times0.4=40.8\ \mathrm{kW}이다.

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