증기 터빈의 입구 조건은 3MPa, 350℃이고 출구의 압력은 30kP… | [일반기계기사 필기] 17년 1회차 기출문제 상세 페이지
1[일반기계기사 필기] 17년 1회차
증기 터빈의 입구 조건은 3MPa, 350℃이고 출구의 압력은 30kPa이다. 이 때 정상 등엔트로피 과정으로 가정할 경우, 유체의 단위 질량당 터빈에서 발생되는 출력은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 표에서 h는 단위질량당 엔탈피, s는 단위질량당 엔트로피이다.)
| h(kJ/kg) | s(kJ/(kg·K)) | |
|---|---|---|
| 터빈입구 | 3115.3 | 6.7428 |
| 엔트로피(kJ/(kg·K)) | |||
|---|---|---|---|
| 포화액 sf | 증발 sfg | 포화증기 sg | |
| 터빈출구 | 0.9439 | 6.8247 | 7.7686 |
| 엔탈피(kJ/K) | |||
|---|---|---|---|
| 포화액 hf | 증발 hfg | 포화증기 hg | |
| 터빈출구 | 289.2 | 2336.1 | 2625.3 |
1
679.2
2
490.3
3
841.1
4
970.4
해설
출구 건도를 먼저 구해 엔탈피 차를 잡으면 터빈 출력은 약 841 kJ/kg이다.
등엔트로피 과정이므로 s2 = s1 = 6.7428 kJ/(kg·K)이고, 30 kPa에서 sf=0.9439, sfg=6.8247이므로
x = (6.7428 − 0.9439)/6.8247 = 0.8497출구 엔탈피는 h2 = hf + x·hfg = 289.2 + 0.8497 × 2336.1 ≒ 2274.2 kJ/kg
터빈 일은 wT = h1 − h2 = 3115.3 − 2274.2 ≒ 841.1 kJ/kg이다. 출구 엔트로피가 포화증기값 7.7686보다 작은 습증기 영역이므로 hg=2625.3을 그대로 쓰면 안 되고, 반드시 건도를 거쳐야 한다.
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