압력 2Mpa, 온도 300℃의 수증기가 20m/s 속도로 증기터빈으로… | [일반기계기사 필기] 18년 1회차 기출문제 상세 페이지
1[일반기계기사 필기] 18년 1회차
압력 2Mpa, 온도 300℃의 수증기가 20m/s 속도로 증기터빈으로 들어간다. 터빈 출구에서 수증기 압력이 100kPa, 속도는 증기터빈으로 들어간다. 터빈 출구에서 수증기 압력이 100kPa, 속도는 100m/s이다. 가역단열과정으로 가정 시, 터빈을 통과하는 수증기 1kg 당 출력일은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 수증기표로부터 2MPa, 300℃에서 비엔탈피는 3023.5 kJ/kg, 비엔트로피는 6.7663kJ/(kg·K)이고, 출구에서의 비엔탈피 및 비엔트로피는 아래 표와 같다.)
1
1534
2
564.3
3
153.4
4
764.5
해설
터빈의 출력일은 약 564.3 kJ/kg이다.
가역단열이므로 출구 엔트로피는 입구와 같은 6.7663 kJ/(kg·K)이다. 출구 100 kPa에서 포화액 1.3025, 포화증기 7.3593 사이에 들어가므로 습증기이며 건도는
x = (6.7663 − 1.3025) ÷ (7.3593 − 1.3025) = 0.902이다.출구 비엔탈피는 포화액 417.44 kJ/kg, 포화증기 2675.46 kJ/kg을 써서
h2 = 417.44 + 0.902 × (2675.46 − 417.44) = 약 2454.4 kJ/kg.운동에너지까지 포함한 정상유동 에너지식으로
w = (h1 − h2) + (V12 − V22)/2 = (3023.5 − 2454.4) + (202 − 1002)/2 × 10-3 = 569.1 − 4.8 = 약 564.3 kJ/kg이다. 속도항은 4.8 kJ/kg에 불과하지만 증기를 가속시키는 데 쓰인 만큼 출력일이 줄어든다는 부호 관계를 놓치면 안 된다.
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