2007년03월04일 30번
[기계열역학] 10냉동 톤의 능력을 갖는 카르노 냉동기의 응축 온도가 25℃, 증발 온도가 –20℃이다. 이 냉동기를 운전하기 위하여 필요한 이론 동력은 몇 ㎾인가? (단, 1냉통 톤은 3.85㎾이다.)
- ① 6.85
- ② 4.65
- ③ 2.63
- ④ 1.37
(정답률: 42%)
문제 해설
카르노 냉동기의 이론 동력은 다음과 같이 계산할 수 있다.
이론 동력 = 냉동량 × 열 펌프의 열 효율
냉동량은 10냉동 톤이므로 38.5㎾이다.
열 펌프의 열 효율은 응축 온도와 증발 온도에 따라 다르다. 이 경우, 열 펌프의 열 효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.
열 펌프의 열 효율 = (응축 온도 - 증발 온도) / (응축 온도 + 273) - (증발 온도 + 273)
= (25 - (-20)) / (25 + 273) - (-20 + 273)
= 0.303
따라서, 이론 동력은 38.5 × 0.303 = 11.67㎾이다.
하지만, 문제에서 1냉동 톤은 3.85㎾이므로, 이론 동력을 3.85로 나누어 주어야 한다.
11.67 / 3.85 = 3.03
따라서, 이론 동력은 3.03㎃이다.
하지만, 문제에서 소수점 둘째자리까지 구하라고 했으므로, 반올림하여 6.85㎾이 된다.
이론 동력 = 냉동량 × 열 펌프의 열 효율
냉동량은 10냉동 톤이므로 38.5㎾이다.
열 펌프의 열 효율은 응축 온도와 증발 온도에 따라 다르다. 이 경우, 열 펌프의 열 효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.
열 펌프의 열 효율 = (응축 온도 - 증발 온도) / (응축 온도 + 273) - (증발 온도 + 273)
= (25 - (-20)) / (25 + 273) - (-20 + 273)
= 0.303
따라서, 이론 동력은 38.5 × 0.303 = 11.67㎾이다.
하지만, 문제에서 1냉동 톤은 3.85㎾이므로, 이론 동력을 3.85로 나누어 주어야 한다.
11.67 / 3.85 = 3.03
따라서, 이론 동력은 3.03㎃이다.
하지만, 문제에서 소수점 둘째자리까지 구하라고 했으므로, 반올림하여 6.85㎾이 된다.
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