2022년03월05일 55번

[단위공정관리]
터빈을 운전하기 위해 2kg/s 의 증기가 5atm, 300℃에서 50m/s 로 터빈에 들어가고 300m/s 속도로 대기에 방출된다. 이 과정에서 터빈은 400kW 의 축일로 하고 100kJ/s의 열을 방출하였다고 할 때, 엔탈피 변화(kW)는?

① 212.5
② -387.5
③ 412.5
④ -587.5

(정답률: 23%)

문제 해설

이 문제에서 구하고자 하는 것은 엔탈피 변화이다. 엔탈피 변화는 입구와 출구의 엔탈피 차이로 계산할 수 있다. 따라서 먼저 입구와 출구의 엔탈피를 계산해야 한다.

입구의 상태에서의 엔탈피는 증기의 상태에 따라 다르다. 이 문제에서는 증기가 포화상태라고 가정하고 계산하겠다. 이 경우, 증기의 엔탈피는 표준 상태에서의 증기의 엔탈피와 포화압력에서의 증기의 엔탈피의 합으로 계산할 수 있다. 이 값은 엔탈피표에서 찾을 수 있다.

출구의 상태에서의 엔탈피는 대기와의 상호작용으로 인해 변화한다. 이 경우, 출구의 상태에서의 증기의 엔탈피는 출구의 속도와 대기의 속도를 이용하여 계산할 수 있다. 이 값도 엔탈피표에서 찾을 수 있다.

따라서, 엔탈피 변화는 출구의 엔탈피에서 입구의 엔탈피를 뺀 값으로 계산할 수 있다. 이 값은 -587.5 kW이다. 음수인 이유는 시스템이 열을 방출했기 때문이다.

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