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그림과 같은 공기표준 브레이튼(Brayton) 사이클에서 작동유체 1k… | [일반기계기사 필기] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 20년 1회차
그림과 같은 공기표준 브레이튼(Brayton) 사이클에서 작동유체 1kg당 터빈 일(kJ/kg)은? (단, T1=300K. T2=475.1K, T3=1100K, T4=694.5K이고, 공기의 정압비열과 정적비열은 각각 1.0035kJ/(kgㆍK), 0.7165kJ/(kgㆍK)이다.)
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해설

터빈은 T-s 선도에서 최고온점 3에서 4로 내려가는 단열팽창 구간이므로 터빈 일은 약 407kJ/kg이다.

그림은 1→2 단열압축, 2→3 정압가열, 3→4 단열팽창, 4→1 정압방열로 이어지는 공기표준 브레이튼 사이클이다. 개방계 정상유동이므로 터빈 일은 엔탈피 강하, 즉 정압비열 × 입출구 온도차로 구한다.
wT = cp(T3 − T4)

대입하면
wT = 1.0035 × (1100 − 694.5) = 1.0035 × 405.5 ≒ 406.9kJ/kg

여기서 정적비열 0.7165를 쓰면 안 된다(밀폐계 정적과정용 값이다). 또 압축기 일 cp(T2−T1) ≒ 176kJ/kg이나 순일 ≒ 231kJ/kg과 혼동하지 말고 T3·T4 쌍을 써야 한다.

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