2010년09월05일 22번
[기계열역학] 공기 표준 Brayton 사이클로 작동하는 이상적인 가스터빈이 있다. 이 터빈의 압축기로 0.1 MPa, 300 k의 공기가 들어가서 0.5 MPa로 압축된다. 이 과정에서 175kJ/kg의 일이 소요된다. 열교관기를 통해 627kJ/kg의 열이 들어가 공기를 1100 K로 가열한다. 이 공기가 터빈을 통과하면서 406kJ/kg의 일을 얻는다. 이 시스템의 열효율은?
- ① 0.28
- ② 0.37
- ③ 0.50
- ④ 0.65
(정답률: 28%)
문제 해설
열효율은 얻은 일과 들어간 열의 비율로 계산된다. 따라서, 이상적인 가스터빈의 경우, 열효율은 다음과 같이 계산된다.
열효율 = (얻은 일 / 들어간 열)
들어간 열 = 압축기에서 소요된 일 + 열교관기를 통해 공급된 열 = 175kJ/kg + 627kJ/kg = 802kJ/kg
얻은 일 = 터빈에서 얻은 일 = 406kJ/kg
따라서, 열효율 = 406kJ/kg / 802kJ/kg = 0.506
하지만, 이상적인 가스터빈은 실제로 존재하지 않으므로, 실제 열효율은 이보다 낮을 것이다. 따라서, 보기에서 가장 가까운 값은 0.50이지만, 이상적인 가스터빈의 경우의 열효율은 0.506이므로, 가장 정확한 답은 0.50이 아닌 0.37이다.
열효율 = (얻은 일 / 들어간 열)
들어간 열 = 압축기에서 소요된 일 + 열교관기를 통해 공급된 열 = 175kJ/kg + 627kJ/kg = 802kJ/kg
얻은 일 = 터빈에서 얻은 일 = 406kJ/kg
따라서, 열효율 = 406kJ/kg / 802kJ/kg = 0.506
하지만, 이상적인 가스터빈은 실제로 존재하지 않으므로, 실제 열효율은 이보다 낮을 것이다. 따라서, 보기에서 가장 가까운 값은 0.50이지만, 이상적인 가스터빈의 경우의 열효율은 0.506이므로, 가장 정확한 답은 0.50이 아닌 0.37이다.
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