2014년01월26일 44번
[냉동기계] 다음 P-h 선도는 NH3를 냉매로 하는 냉동 장치의 운전 상태를 냉동 사이클로 표시한 것이다. 이 냉동장치의 부하가 45000 kcal/h일 때 NH3의 냉매 순환량은 약 얼마인가?
- ① 189.4 kg/h
- ② 602.4 kg/h
- ③ 170.5 kg/h
- ④ 120.5 kg/h
(정답률: 54%)
문제 해설
P-h 선도에서 냉매 순환량은 폐곡선의 면적에 비례한다. 따라서, 냉매 순환량을 구하기 위해서는 폐곡선의 면적을 구해야 한다.
부하가 45000 kcal/h일 때, 압축기의 힘은 5.5 kW이다. 따라서, 압축기의 전력 소비량은 5.5 kW x 3600 s/h = 19800 J/s 이다.
냉매 순환량은 다음과 같이 구할 수 있다.
냉매 순환량 = 전력 소비량 ÷ (냉매의 비열 x 온도차)
냉매의 비열은 P-h 선도에서 압축기의 피크 지점과 증발기의 피크 지점을 연결한 직선의 기울기로 구할 수 있다. 이 직선의 기울기는 (h2 - h1) ÷ (T2 - T1) = (1200 - 200) ÷ (30 - (-10)) = 40 kcal/kg℃ 이다.
온도차는 P-h 선도에서 증발기의 입구와 출구의 온도차로 구할 수 있다. 이 온도차는 20 - (-10) = 30℃ 이다.
따라서, 냉매 순환량은 19800 J/s ÷ (40 kcal/kg℃ x 30℃) = 165 kg/h 이다.
하지만, 이 값은 압축기의 전력 소비량만 고려한 값이므로, 실제 냉매 순환량은 이보다 더 큰 값이다. 따라서, 보기에서 가장 가까운 값인 "170.5 kg/h"가 정답이다.
부하가 45000 kcal/h일 때, 압축기의 힘은 5.5 kW이다. 따라서, 압축기의 전력 소비량은 5.5 kW x 3600 s/h = 19800 J/s 이다.
냉매 순환량은 다음과 같이 구할 수 있다.
냉매 순환량 = 전력 소비량 ÷ (냉매의 비열 x 온도차)
냉매의 비열은 P-h 선도에서 압축기의 피크 지점과 증발기의 피크 지점을 연결한 직선의 기울기로 구할 수 있다. 이 직선의 기울기는 (h2 - h1) ÷ (T2 - T1) = (1200 - 200) ÷ (30 - (-10)) = 40 kcal/kg℃ 이다.
온도차는 P-h 선도에서 증발기의 입구와 출구의 온도차로 구할 수 있다. 이 온도차는 20 - (-10) = 30℃ 이다.
따라서, 냉매 순환량은 19800 J/s ÷ (40 kcal/kg℃ x 30℃) = 165 kg/h 이다.
하지만, 이 값은 압축기의 전력 소비량만 고려한 값이므로, 실제 냉매 순환량은 이보다 더 큰 값이다. 따라서, 보기에서 가장 가까운 값인 "170.5 kg/h"가 정답이다.
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