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1[건설기계설비기사 필기] 20년 1회차
압력 1000kPa, 온도 300℃ 상태의 수증기(엔탈피 3051.15 kJ/kg, 엔트로피 7.1228 kJ/kgㆍK)가 증기터빈으로 들어가서 100kPa 상태로 나온다. 터빈의 출력 일이 370kJ/kg일 때 터빈의 효율(%)은?
수증기의 포화 상태표
(압력 100kPa, 온도 99.62℃)
엔탈피(kJ/kg)엔트로피(kJ/kg·K)
포화 액체포화 증기포화 액체포화 증기
417.442675.461.30257.3593
1
15.6
2
33.2
3
66.8
4
79.8
해설

터빈 효율은 실제 일 370 kJ/kg을 등엔트로피 일 약 463.9 kJ/kg으로 나눈 약 79.8%이다.

100 kPa에서 포화액과 포화증기의 엔트로피가 각각 1.3025, 7.3593 kJ/kg·K인데 입구 엔트로피 7.1228이 그 사이에 있으므로 이상적(등엔트로피) 출구 상태는 습증기다.
x=7.1228−1.30257.3593−1.3025=0.961x = \dfrac{7.1228 - 1.3025}{7.3593 - 1.3025} = 0.961

이 건도로 출구 엔탈피와 이상 일을 구하면
h2s=417.44+0.961×(2675.46−417.44)≈2587.3 kJ/kgh_{2s} = 417.44 + 0.961 \times (2675.46 - 417.44) \approx 2587.3\ \mathrm{kJ/kg}
ws=3051.15−2587.3≈463.9 kJ/kgw_s = 3051.15 - 2587.3 \approx 463.9\ \mathrm{kJ/kg}

따라서 η=370463.9×100≈79.8%\eta = \dfrac{370}{463.9} \times 100 \approx 79.8\%이다. 실제 일을 입구 엔탈피로 나누면 12% 남짓이 나오는데, 터빈 효율의 분모는 같은 압력까지 등엔트로피로 팽창시켰을 때의 일임을 놓치지 말아야 한다.

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