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에너지25년기출B

—

제공

4
안
23A23B23C
24A24B24C
25A25B25C

1️⃣☑️열전도 D7

안지름이 40[cm]인 원통형 배관에 두께가 5[cm]의 단열재가 부착되어 있다. 이 단열재가 열전도율이 0.42[W/m·℃]이며 길이는 2[m]일때, 고온 측 온도는 100[℃], 저온 측 온도는 30[℃]이다. 이때 전도열량[kJ/h]은 얼마인다.

20C1718B1117C1217B14
중간온도16B1219A1220A1222A07
중공원통25B0118C1319C1216C11
21B11
다층벽24A0521A1820D1223B12
23A1322B18
구형용기22C1316A1424B17
스케일16C0920D16

D71 열전도율계산*

\[Q=K\cdot F\cdot\Delta T \\ =\frac{1}{R_1+\frac{b}{\lambda}+\frac{1}{\alpha}}\times F\times\Delta T \]

b:벽의두께, λ:열전도율, F:표면적, α:열전달률, R:열저항

2602

\[Q_c=\frac{2\pi L(t_1-t_2)\times\lambda}{\ln(\frac{r_2}{r_1})}\]

\[Q_c=\frac{2\pi\times 2\times70\times0.42}{\ln(\frac{0.25}{0.2})}=1655.666[W]\]

\[=1655.666[J/s]\times\frac{1[kW]}{1000[W]}\times\frac{3600[s]}{1[h]} \\=5960.40[kJ/h]\]

2️⃣☑️ 보일러효율 C4

연료소비량 140[kg/h], 발열량 19,260[kJ/kg], 100[℃]의 포화수엔탈피 251[kJ/kg], 과열증기엔탈피 2,763[kJ/kg], 증기 발생량 840[kg/h]라고 할 때 이 보일러의 효율[%]을 구하시오

24A0221B0618C1516a15
22B1617B1520B13
효율25B0223B1723A0217A12
21C08

C4 보일러효율*

입출열법에 의한 효율

$$ \eta=\frac{G_a(h_2-h_1)}{G_f\times H_l}\times 100 $$

열손실법에 의한 효율

$$ \eta=(1-\frac{L_s}{H_h-Q})\times 100 $$

Ga실제증발량 h2포화증기엔탈피 h1급수엔탈피
Gf연료소비량 Hh연료의고위발전량

\[보일러의 효율 \\=\frac{열매체사용량\times 비열\times 열매체 입출구온도차}{연료소비량\times 연료의저위발열량}\times 100\]

2602

\[\eta_B=\frac{G(h_2-h_1)}{G_f\times H_L}\\ =\frac{840\times(2763-251)}{140\times19260}=0.7826\]

3️⃣☑️보온재효율 D1

보온재를 설치하기 전 열손실은 2500[kJ/h]엿다. 보온재를 설치한 후 열손실이 0.12[kW]가 되었을 때, 보온재의 효율[%]은 얼마인가.

\[2500[kJ/h]=2500/3600=0.6944[kj/s]\] \[\eta=(1-\frac{Q_2}{Q_1})\times 100\\ =(1-\frac{0.12}{0.6944})\times100=82.72[\%]\]

4️⃣☑️비례동작 J1

비례동작의 특징 3가지를 쓰시오

종류21A0419C03
비례25B0420D0417a04
종류23A1020D0216b0116A03
19A0220C0118B03
보일러19A0921A0917C10
22A0924b13
주의점17C09

J1 자동제어(비례동작의 특징)
  • 다른 동작과 함께 사용하여야 한다
  • 외란이 있으면 잔류편차(off set)가 발생한다
  • 조작량은 편차량에 비례한다
  • 부하변화가 작은 프로세스에 적합하다
  • 공기조화기, 직접난방의 증기 유량제어, 액면제어 등에 사용된다.
  • 반응온도 제어 보일러 수위제어 등과 같이 부하 변화가 작은 곳에 사용된다.
  • 비례대를 좁게 하면 조작량(밸브의 움직임)이 커진다.  
  • 비례대가 좁게 되면 2위치 동작과 같게 된다.

05스팀트랩

스팀트랩의 작동원리에 따른 구분 3가지를 쓰시오

기계식 트랩, 온도조절 트랩, 열역학적 트랩

06☑️ 연료절감률 B4

연소에 필요한 이론공기량이 10.8[kg]이고 공기의 비열은 1.674[kJ/kg·℃]이다. 온도는 15℃에서 295[℃]로 상승한다고 할때, 공기비를 1.35에서 1.15로 개선하였다고 한다. 이때 공기비 개선에 따른 절감률을 구하시오.(단, 연료의 발열량은 40,820[kJ]이다)

효율20D1816B1422C02★
절감율16C1024B1821A1425B06
온도23A0116A1322A14
감소량23A1518A1325A0525A06
손실감소24A1023A0722B0920C15
절감금액23B10

실제습연소가스량=이론습연소가스량+과잉공기량

\[G=(m_1-M_2)\times A_0 \\=(1.35-1.15)\times10.8=2.16[kg]\]

B41 폐열회수계산

$$ Q_1=G_w\times C_w\times\Delta t \\ =(G_{0w}+(m-1)\times A_0)\times C_w\times\Delta t \\ $$

\[Q=GC\Delta t=2.16\times1.674\times(295-15)\\=1,012.44[kJ/kg]\]

\[\frac{1,012.44}{40,820}\times100=2.48[\%]\]

7️⃣☑️터널요 D1

요업 공정에 주로 사용하고 있는 화물 소성로 중 예열대, 소성대, 냉각대의 주요 3부분으로 구성되어 있으며, 요 밖에서 대차에 적재된 피소성품을 예열대 측 입구에서 순차적으로 요에 장입되어 연속적으로 열처리를 하는 설비의 명칭을 쓰시오

슬래킹21C0416A10
온도22A1123A1120C0418B07
가마울림22C0323B0325A12
요로20B0216B08
23B0220A06

D1 터널요의 구조부, 구성장치
  • 예열부, 소성부, 냉각부
  • 대차, 샌드실, 푸셔

08☑️스털링 사이클 N

사이클의 최저온도와 최고온도가 각각 20[℃], 1420[℃]이고, 압축비가 6인 이상적인 공기표준 스털링 사이클로 작동되는T-S선도이다. 다음 물음에 답하시오(단, 기체상수는 0.287[kJ/kg·K], 정압비열은 1.005[kJ/kg·K], 정적비열은 0.718[kJ/kg·K]이다.)

1)2→3→4에서 공급된 열량[kJ/kg]을구하시오

2)4→1→2에서 공급된 열량[kJ/kg]을구하시오

3)계가 한 순일량[kJ/kg]을 구하시오

4)사이클의 이론 열효율[%]을 구하시오

T₃=T₄=273.15+1420=1693.15K

T₁=T₂=273.15+20=293.15K

\[\epsilon=\frac{V_1}{V_2}=\frac{V_4}{V_3}\]

\[Q_1=Q_{23}+Q_{32}\] \[Q23=dU+PdV=dU\] \[Q_{34}=TdS\]
\[Q=dU+TdS=C_v(T_3-T_2)+T_3\cdot R\ln\frac{V_4}{V_3}\] \[=0.718(1698.15-293.15)+1693.15\times0.287\times\ln6 \\ \fallingdotseq 1875.88[kJ/kg]\]

\[Q_2=-(Q_{41}+Q_{12})\] \[Q_{41}=dU+PdV=dU\] \[Q_{12}=TdS\] \[Q_2=-(dU+TdS) \\=-\left[ C_v(T_1-T_4)+T_1\cdot R\ln\frac{V_4}{V_3}\right]\]
\[=-\left[0.718(293.15-1693.15) \\+293.15\times0.287\times R\ln\frac{1}{6} \right] \\=1155.95[kJ/kg]\]

\[W=Q_1-Q_2=1875.88-1155.95=719.93[kJ/kg]\]

\[\eta=(1-\frac{T_1}{T_3})\times100=82.69[\%]\]

09☑️단열재 구비조건 D1

단열재의 구비조건 3가지를 쓰시오

조건25B0922B1120B1017C07
전내흡
비온두		22C0916c03
원인17a0724c1219A06
내화물23C0124A0916A01

D2 보온재 구비조건(*전내흡비온,두)
  • 열전도율이 작을것
  • 적당한 내구성을 가질것
  • 흡습성 흡수성이 작을것
  • 부피, 비중이 작을것
  • 안전 사용온도 범위에 적합할것
  • 시공성이 좋을것
  • 내열성 내약성이 있을것

2602

10☑️보일러 점화불량 F2

보일러 운전 시 점화불량의 원인을 5가지 쓰시오

액체연료19A07
미분탄22C15
점화25B1022A0416A09

  • 공기비의 조정불량
  • 연료가 없는 경우
  • 연료필터가 막힌 경우
  • 댐퍼의 작동 불량
  • 연료의 온도가 너무 높은 경우
  • 연소실의 온도가 낮은 경우
  • 연료분사노즐이 막힌경우
  • 점화플러그 불량
F2 점화불량(*비료소검봉)
  • ❶공기비가 나쁠때
  • ❷ 연료의 온도가 높을때
  • ❸ 연소실 온도가 낮을때
  • ❹ 화염검출기의 기능이 불량할때
  • ❺ 점화봉 삽입위치가 불량할때
  • ● 통풍이 적당하지 않을때
  • ● 점화용 트랜스의 전기 스파크가 불량할때

2601

11☑️고온부식 J4

고온부식의 방지대책 3가지만 쓰시오

고온25B1118B05
저온24C0521A0818A09
22B0720A05
보일러22A1619B0518C01
부식계산22C08
보존법25A07

J4 고온부식
  • 연료를 전처리하여 바나듐 성분을 제거할 것
  • 배기가스온도를 바나듐 융점인 550도 이하가 되도록 유지
  • 연료에 첨가제를 사용하여 바나듐의 융점을 높인다
  • 부착물의 성상을 바꾸어 전열면에 부착하지 못하도록 한다
  • 고온의 전열면을 내식재료로 피복한다
  • 전열면의 온도가 높아지지 않도록 설계온도 이하로 유지

12☑️보일러분출량(블로우다운)

급수사용량이 24000[L/day]이다 보일러수의 불순물의 허용농도가 2500[ppm]이고 급수의 불순물의 허용농도가 110[ppm]일때, 보일러 분출량은 몇[L/day] 인가.

\[=\frac{24000\times110}{(2500-110)}=1104.60[L/day]\]

13☑️습증기

발생증기량은 시간당 10[kg], 급수엔탈피와 내부에너지는 84[kJ/kg]로 같다. 포화수 내부 에너지는 420[kJ/kg], 포화증기 내부에너지 2510[kJ/kg], 포화수 엔탈피 420[kJ/kg], 포화증기 엔탈피 2680[kJ/kg]이다. 건도는 0.9라고 할 때, 증기가 흡수한 열량을 구하시오.

습포화증기의 비엔탈피

\[h_x=h’+x(h”-h’)=h’+x\gamma[kJ/kg]\]

x:건조도 γ:물의증발열
h’:포화수비엔탈피 h”:건포화증기비엔탈피

14☑️ 발열량계산

프로판 1[kg]당 발열량[MJ/kg]을 구하시오

15☑️ CO₂배출량

LNG의 연간소비량이 539.8[TOE/년]이고 LNG연소율은 0.995, 탄소배출계수는 0.637[tonC/TOE]이라고 할 때, 다음에 답하시오

1)탄소배출량[tonC/년]
2)CO2배출량[tonC/년]

\[탄소배출량 \\=연간소비량\times LNG연소율\times 탄소배출계수\]

\[CO_2배출량=탄소배출량\times\frac{CO_2분자량}{C분자량}\]

16☑️ 송풍기상사 F5

송풍기의 풍량이 600[m³/min], 축동력 50[kW]일때 임펠러의 회전수는 970[rpm]이다 이송풍기에서 풍향을 1000[m³/min]으로 변결한 경우에 다음 물음에 답하시오

자연통풍24C0121B04
강제통풍22B04
통풍력24B1421c0919b1519a11 
25A13
상사21B0521B12 17b06 
축동력25A17

1)회전수를 구하시오
2)축동력을 구하시오

F5 송풍기의 상사*

\[Q_2=Q_1\times \frac{N_2}{N_1}\times (\frac{D_2}{D_1})^3(풍량)\]
\[P_2=P_1\times (\frac{N_2}{N_1})^2\times (\frac{D_2}{D_1})^2(풍압)\]
\[L_2=L_1\times (\frac{N_2}{N_1})^3\times (\frac{D_2}{D_1})^5(축동력)\]

2601

17☑️ 유속계산 H2

수평으로 흐르는 물의 관에 피토관을 삽입하여 유속을 측정하였다. 피토관의 정압부와 전압부 사이에 연결된 U자형 안에 비중이 13.6인 수은의 높이차가 75mm라고 할 때, 유속을 구하여라

H2 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

2601

\[\Delta=(\rho_{수은}-\rho_{물})g\Delta h \\=9.8\times(13600-1000)\times0.075=9261[Pa]\]

\[v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\times\frac{\Delta[Pa]}{\rho}} \\=\sqrt{2\times\frac{9261}{1000}}=4.30[m/s]\]

18☑️ 열사용기자재검사 및 검사 면제에 관한 기준

빈칸에 알맞은 말을 적으시오

철금속가열로 설치검사등 기준에서 노의 범위는 예열대, 냉각대를 포함한 노의 본체와(연소장치), (통풍장치), (배열회수장치), (냉각장치) 및 이와 관련한 배관까지로 한다.

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