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단열된 가스터빈의 입구 측에서 가스가 압력 2MPa, 온도 1200K로… | [일반기계기사 필기] 17년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 17년 1회차
단열된 가스터빈의 입구 측에서 가스가 압력 2MPa, 온도 1200K로 유입되어 출구 측에서 압력 100kPa, 온도 600K로 유출된다. 5MW의 출력을 얻기 위한 가스의 질량유량은 약 몇 kg/s인가? (단, 터빈의 효율은 100%이고, 가스의 정압비열은 1.12kJ/(kgㆍK)이다.)
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해설

가스터빈의 질량유량은 출력을 온도강하에 따른 엔탈피 감소로 나누어 구하며, 약 7.44 kg/s이다.

단열 터빈의 일은 W˙=m˙cp(T1T2)\dot W = \dot m\,c_p\,(T_1-T_2)로 나타나므로 m˙=W˙cp(T1T2)\dot m = \dfrac{\dot W}{c_p(T_1-T_2)}이다.

W˙=5000 kW\dot W=5000\ \mathrm{kW}, cp=1.12 kJ/(kgK)c_p=1.12\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)}, T1T2=1200600=600 KT_1-T_2=1200-600=600\ \mathrm{K}를 대입하면 m˙=50001.12×6007.44 kg/s\dot m = \dfrac{5000}{1.12\times600} \approx 7.44\ \mathrm{kg/s}이다.

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