에너지19년기출C

에너지 19년기출C

18A“	18B	18C*
19A	19B	19C
20A‘	20B‘	20C

1️⃣폐열회수장치 B3

보일러의 여열을 이용하여 증기 보일러의 효율을 높이기 위한 부속장치를 3가지만 쓰시오

명칭	19C01	18C03
	24C02	20B03	17C05
과열기	23B08	21B02	19B03	20D03
조절	18A08	18B06
절탄기 열불응연	25A01	23C08	20A01
공기예열 효불효연	23C04	20C03

절탄기
공기예열기
과열기

B31 폐열회수장치*

과열기 → 재열기 → 절탄기 → 공기예열기

✲보일러 배기가스 현열을 이용하여 급수를 예열하는 장치를 (절탄기)라 하며, 공기를 예열는 장치를 (공기예열기)라 한다.

2601

2️⃣ 판형열교환기(판조청간) E1

19C02 22B06

판형 열교환기의 장점 3가지를 쓰시오.

E1 판형열교환기(판조청간)

장점

전열면적이 판형태로 넓기 때문에 높은 열전달 능력
판의 매수조절이 가능하여 전열면적증감이 용이하다
전열면의 청소나 조립이 간단하다
시공이 간편하다

단점

압력손실이 크다
압력이 크면 사용이 불가능하다

3️⃣ 자동제어 J1

자동제어의 연속동작 중 P, I, D 에 대하여 각각 설명하시오.

종류	21A04	19C03
비례	25B04	20D04	17a04
종류	23A10	20D02	16b01	16A03
	19A02	20C01	18B03
보일러	19A09	21A09	17C10
	22A09	24b13
주의점	17C09

J1 자동제어(비례,적분,미분)

●비례동작(P) :
조작부를 편차의 크기에 비례하여 움직이게 하는 동작
외란이 있으면 잔류편차가 발생한다.
비례동작으로 동작신호에 대하여 조작량의 출력변화가 일정한 비례관계에 있는 제어동작으로 외란이 있으면 잔류편차가 발생한다.

●적분동작(I) :
제어량에 편차가 생겼을 때 편차의 적분차를 가감하여 조작단의 이동속도가 비례하는 동작으로 잔류편차가 제거되지만 진동하는 경향이 있어 제어의 안정성이 떨어진다.

●미분동작(D) :
조절계의 출력 변화가 편차의 변화속도에 비례하는동작 조작량이 동작 신호의 미분치에 비례하는 동작으로 제어량의 변화 속도에 비례한 정적동작을 한다.
일반적으로 진동이 제거되어 빨리안정되며 비례동작과 함께 사용된다.

● 비례적분동작(PI)

● 비례적분미분동작(PID)

● 비례미분동작(PD)

4️⃣ 탈기기 A9

청관제	18A01	22B05
탈산소	19A03	21B10	23b07
	24a11	24b06
탈기기	23A08	19c04

►탈기기의 설치목적을 쓰시오

A9 탈기기

보일러 급수 외처리장치인 탈기기는 급수 중에 녹아 있는 산소(O₂), 이산화탄소(CO₂) 등의 용존가스를 제거하여 부식을 방지할 목적으로 설치한다

5️⃣ 증기트랩(응잠부건) B1

장단	16B03	20B01
종류	24a08	20d01	18A07	22A06
기능	19C07	23a12
	19C05	18B08

►증기트랩의 역할 4가지를 쓰시오.

B14 증기트랩(기능-응잠부건)

증기사용설비 및 배관 내의 응축수를 제거한다.
증기의 잠열을 유효하게 이용할 수 있도록 한다.
응축수 배출로 증기관의 부식 및 수격작용을 방지한다.
증기의 건조도가 저하되는 것을 방지한다.

6️⃣ 요,로 D3

예열부, 가열부, 냉각부로 구성 되어 예열 소성, 냉각이 연속적으로 이루어지며 연소가스는 대차의 진행방향과 반대방항으로 진행되는 연속식 요의 명칭을 쓰시오

터널요

7️⃣ 기수분리기 B1

장단	16B03	20B01
종류	24a08	20d01	18A07	22A06
기능	19C07	23a12
	19C05	18B08

증기 공급배관 중에 설치되는 기수분리기의 역할(기능)을 설명하시오.

B1 기수분리기

공급되는 증기 중에 포함되어 있는 수분을 제거하여 증기의 건도를 높여 건조 증기만 설비에 공급되도록 하는 기기

워터해머방지
장치내 부식방지
열효율저하방지(습증기 발생을 방지, 증기의 건도를 높임)
관내 마찰저항감소

8️⃣ 파형노통 A3

►파형 노통의 장점 2가지를 쓰시오.

A3 파형 노통

전열면적을 증가시킨다
노통의 신축을 흡수할 수 있다
외압에 대한 강도가 증가한다

내부 청소 및 검사가 어렵다
통풍 저항이 크다
스케일이 부착하기 쉽다
제작이 어렵고, 가격이 비싸다

9️⃣ 유예열기

유예열기(오일프리히터 [oil preheater])기능을 쓰시오.

중유(벙커-C유)를 가열하여 점도를 낮게 함으로써 연료의 유동성과 무화를 양호하게 하여 연소효율을 향상시킨다.

🔟 열매체보일러

안절밸브는 밀폐식을 사용한다
열매체는 동파의 위험이 없다
비점이 낮은 물질인 수은, 다우섬, 카네크롤 등을 사용한다
저압에서 고온의 증기를 얻을 수 있다

1️⃣1️⃣ 이론산소량(O₀) G1

공기량	22B13	21C10	20A13	19C13
	21A13	22C05	24A03	21A13
물질량	23A03	19C11	17A11

프로판(C₃H₈)1 [Nm³/h]가 완전 연소할 때 필요한 이론공기량[Nm³/h]을 계산하시오.

프로판의 완전연소 방정식

$$ C_3H_8+5O_2=\gt3CO_2+4H_2O $$

이론공기량 계산

$$ 22.4:5\times22.4=1:x \\ A_0=\frac{O_0}{0.21}=\frac{1\times 5\times 22.4}{22.4\times 0.21}=23.81[Nm^3/kg] $$

1️⃣2️⃣ 전도열계산(중공원통) D7

	17B14	17C12	18B11	20C17
중간온도	16B12	19A12	20A12
	22A07
중공원통	18C13	19C12
다층벽	22B18	21A18
구형용기	22C13
스케일	16C09

배관 외경이 40[㎜] 길이 15[m]의 증기관에 두께 20[㎜]의 보온재를 시공하였다. 관 표면온도 100[℃]보온재 외부 표면온도 20[℃]일 때 손실열랑[W]을 구하시오. (단, 보온재의 열전도율은 0.058[W/m·℃]이다.)

D8 전도열계산(중공원통)

$$ F_m=\frac{2\pi L(r_o-r_i)}{\ln\frac{r_o}{r_i}} $$

$$ F_m=\frac{2\pi L(r_o-r_i)}{\ln\frac{r_o}{r_i}} \\ =\frac{2\times\pi\times15\times(0.04-0.02)}{\ln\frac{0.04}{0.02}}=2.719[m^2] $$

$$ Q=KF_m\Delta t=\frac{1}{\frac{0.02}{0.058}}\times 2.72\times (100-20)=631.04[W] $$

1️⃣3️⃣ 이론산소량(O₀)

공기량	22B13	21A13	20A13	17A11
	21C10	19C11	23A03	19C13
	22C05	24A03	21A13

연료의 질랑비율이 C : 78[%], H : 12[%], O : 3[%], S : 2[%], 기타 5[%]일때 이론 공기량[Nm³/kg]을 계산하시오.

$$ A_0=8.89C+26.67(H-\frac{O}{8})+3.33S $$

$$ =8.89\times 0.78+26.67(0.12-\frac{0.03}{8})+3.33S\times0.02 \\ =10.101[Nm^3/kg] $$

$$ A_0=\frac{22.4}{12\times 0.21} C+\frac{22.4}{4\times 0.21}(H-\frac{O}{8})+\frac{22.4}{32\times 0.21}S $$

$$ A_0=8.89C+26.67(H-\frac{O}{8})+3.33S+0.8N $$

1️⃣4️⃣ U자관 ☑️I2

피토관	18c04
계산U	18A12	19C14	20A11
계산	22A05	16C13	18B13	21A15
	22B14	19B12	22C14
	21C02

다음 U자관 압력계에서 A와 B의 압력차는 몇 kPa인가
H₁=250, H₂=200, H₃=600 이고 수은의 비중은 13.6이다.

I2 정압계산(피토관)

\[ V=\sqrt{2g\frac{P_t-P_s}{\gamma}} \]

\[V=\sqrt{2gh\frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}} \]

\[ \gamma(물의 비중량) : 1000[kgf/m^3] \]

\[ 1[atm]=760[mmHg]\] \[=10332[mmHO]=101.325[kPa] \]

Pt 전압 Ps정압 γ공기밀도

$$P_A+\gamma_3 H_3=P_B+\gamma_2H_2+\gamma_1H_1$$

$$P_A+1\times0.6=P_B+13.6\times0.2+1\times0.25$$

1️⃣5️⃣ 랭킨사이클 ☑️N4

랭킨	17C14	18A11	18C16
	19C15	23C17
	18C12	22C12
엔탈피	16B15	17C13

랭킨 사이클에 의한 증기 원동소에서
2.47[MPa], 220[°C]의 과열증기 50[kPa]까지 터빈에서 단열 팽창시킬 때 다음 증기표를 이용하여
터빈의 출력[kW]을 계산하시오.
(단, 터빈 출구의 증기 건도는 0.93, 공급되는 증기는 20[ton/h], 압력은 절대압력이다.)

절대압력	포화수 엔탈피	건포화증기 엔탈피
0.05	338.19	2642.41
2.47	963.05	2800.18

N4 랭킨사이클(효율)

\[ \eta=\frac{W_T}{Q_1}\times 100=\frac{h_2-h_3}{h_2-h_4}\times 100 \]

● 터빈 입구의 증기엔탈피 h₂ : 2800.18

● 터빈출구의 증기 엔탈피 계산

$$ h_3=h’+(h”-h’)\times x \\338.19+(2642.41-338.19)\times 0.93 \\ =2481.114[kJ/kg] $$

● 터빈 출력 계산

$$ 1[kW]=1[kJ/s]=3600[kcal/h] \\ N_T=\frac{m(h_2-h_3)}{3600}=\frac{(20\times10^3)\times (2800.18-2481.11)}{3600} \\=1772.611[kW] $$

1️⃣6️⃣ 정압계산(피토관) ☑️I2

	18A12	18B13	19C16	21A15
22A05				18C04

►물이 흐르는 배관에 피토관을 설치하여 측정한 전압이 128[kPa], 정압이120[kPa] 일 때 유속[m/s]을 구하시오.

I2 정압계산(피토관)

\[ V=\sqrt{2g\frac{P_t-P_s}{\gamma}} \]

\[V=\sqrt{2gh\frac{\gamma_m-\gamma}{\gamma}} \]

\[ \gamma(물의 비중량) : 1000[kgf/m^3] \]

\[ 1[atm]=760[mmHg]\] \[=10332[mmH_2O]=101.325[kPa] \]

Pt 전압 Ps정압 γ공기밀도

$$ V=\sqrt{2g\frac{P_t-P_s}{\gamma}} $$

$$ V=C\sqrt{2\times \frac{P_t-P_s}{\rho}}=C\sqrt{2\times \frac{P_t-P_s}{\frac{\gamma}{g}}} $$

$$ =\sqrt{2\times \frac{(128-120)\times 10^3}{1000}}=4[m/s] $$

1️⃣7️⃣ 전도열계산(다층벽) ☑️D7

►보은재를 통한 전달열량이 1,000[W]일 때 두께가 2배, 온도차가 2배, 열전도율이 4배 증가하면 통과하 열량[W]은 얼마인가? (단, 보온재의 면적은 동일하다.)

D8 다층벽 열전도열 계산

\[Q=\frac{1}{\frac{b_1}{\lambda_1}+\frac{b_2}{\lambda_2}+\frac{b_3}{\lambda_3}}\cdot F\cdot\Delta t\]

$$ Q=K\cdot F\cdot\Delta T \\ =\frac{1}{R_1+\frac{b}{\lambda}+R_2}\times F\times\Delta T $$

$$ Q_2=\frac{1}{\frac{2b}{4\lambda}}\times F\times2\Delta T \\ =2K\times F\times4\Delta T \\=8Q $$

에너지 19년기출C

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