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1[일반기계기사 필기] 20년 1회차
보일러에 온도 40℃, 엔탈피 167kJ/kg인 물이 공급되어 온도 350℃, 엔탈피 3115kJ/kg인 수증기가 발생한다. 입구와 출구에서의 유속은 각각 5m/s, 50m/s이고, 공급되는 물의 양 2000kg/h일 때, 보일러에 공급해야 할 열량(kW)은? (단, 위치에너지 변화는 무시한다.)
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해설

정상유동 에너지방정식으로 구하면 보일러에 공급할 열량은 약 1638kW이다.

필요 열량은 Q˙=m˙[(h2−h1)+V22−V122]\dot Q=\dot m\left[(h_2-h_1)+\dfrac{V_2^2-V_1^2}{2}\right]이며 위치에너지 변화는 무시한다.

질량유량 m˙=2000/3600≈0.556 kg/s\dot m=2000/3600\approx0.556\ \mathrm{kg/s}, 엔탈피차 h2−h1=3115−167=2948 kJ/kgh_2-h_1=3115-167=2948\ \mathrm{kJ/kg}, 운동에너지차 502−522=1237.5 J/kg=1.24 kJ/kg\dfrac{50^2-5^2}{2}=1237.5\ \mathrm{J/kg}=1.24\ \mathrm{kJ/kg}로 엔탈피차에 비해 매우 작다.

따라서 Q˙≈0.556×(2948+1.24)≈1638 kW\dot Q\approx0.556\times(2948+1.24)\approx1638\ \mathrm{kW}이다.

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