에너지22년기출A

에너지 22년기출A

25A	25B	25C
24A	24B	24C
23A	23B	23C
22A	22B	22C
21A	21B	21C
20A	20B	20C

1️⃣☑️ 슈트블로 J71

슈트블로	22A01	20D08	19b08	17b07
감압밸브	22C04	18B02
바이패스	20C11		17A09
역화	24a16		17B02

►보일러의 노안이나 연도에 배치된 전열면에 그을음이나 재가 부착되면 열의 전도가 나빠지므로 그을음이나 재를 제거처리하여 연소열 흡수를 양호하게 유지시키기 위한 장치. 작동시 공기의 분류를 내뿜어 부착물을 청소하며 주로 수관보일러에 사용된다

수트블로어 (Shoot Blower)

►버너 출구에서 가연성 기체의 유출속도가 연소속도보다 큰 경우 노즐의 기저부에 붙어있던 불꽃이 공기의 움직임이 세어짐에 따라 노즐에 정착되지 않고 떨어져 꺼져버리는 현상을 무었이라고 하는가?

블로우 오프(Blow-off)

2️⃣ 공기비(m) 계산 G2

공기비	22A02	22B13	17B12
탄산	18B12	24A07
가스량	20D10	20A13

중유를 연소하는 가열로의 연소가스를 분석했을 때 체적비로 CO₂가 15.0[%] CO가 1.2[%] O₂가 8.0[%]이고 나머지가 N₂인결과를 얻었다. 이 경우 공기비(m)를 계산하시오.
(단 연료 중에는 질소가 포함되어 있지 않고, 공기 중 질소와 산소의 부피비는 79:21 이다)

G2 공기비(m)계산

\[ m=\frac{N_2}{N_2-3.76(O_2-0.5CO)} \]

\[m=\frac{A}{A_0}=\frac{CO_{2max}}{CO_2}=\frac{21}{21-{O_2}} \]

\[ m=\frac{N_2}{N_2-3.76(O_2-0.5CO)} \]

\[ =\frac{100-15-1.2-8}{75.8-3.76(8-(0.5*1.2))}=1.579=1.58 \]

3️⃣ 집진장치 F7

종류	23B04	22A03	17B01
장단	20A02	20C06	16C07
건식	22B12	19B04	17C03
수트블로어	22A01	19B08

보일러에서 연료를 연소 후 배출되는 배기가스 중에 함유된 분진 등을 제거하는 집진장치를 3가지로 분류하여 쓰시오

F9 집진장치(종류)

습식집진장치:
벤투리 스크러버, 제트 스크러버, 사이클론 스크러버,
충전탑, 유수식,
건식집진장치:
중력침강식, 관성력식, 원심력식, 여과식,
전기식집진장치:
코드렐 집진장치

4️⃣ 보일러점화 불량(비료소검봉) F2

보일러 가동을 시작할 때 점화가 불량한 경우 그 원인 5가지를 쓰시오.

액체연료	19A07
미분탄	22C15
점화	25B10	22A04	16A09

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

5️⃣ 정압계산(피토관) H2

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

물속에 피토관을 설치하여 측정한 전압이 12[mH₂O], 유속이 11.71[m/s]이었다. 이때 정압[kPa]은 얼마인가?

주어진 조건 정리

유체: 물 (밀도 ρ = 1000kg/m^3)
전압 (P_t): 12mH_2O
유속 (V): 11.71m/s

1단계: 압력환산 101.325kPa=10.332mAq=760mmHg

\[전압=12[mH_2O]\times\frac{101.325[kPa/atm]}{10.332[mH_2O/atm]}\\ =117.68[kPa]\]

2단계: 동압 (P_d) 계산하기

유속을 이용하여 동압을 계산합니다. 동압 공식은

$$P_d = \frac{1}{2} \rho V^2$$

$$P_d = \frac{1}{2} \times 1000 \text{ kg/m}^3 \times (11.71 \text{ m/s})^2$$ $$P_d = 500 \times 137.1241 \\ = 68,562.05 \text{ Pa} \approx 68.56 \text{ kPa}$$

3단계: 정압 (P_s) 구하기

전압에서 동압을 빼서 정압을 구합니다.

$$P_s = 117.6 \text{ kPa} – 68.56 \text{ kPa} = 49.04 \text{ kPa}$$

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

I1 압력환산 101324=10332=760

1ATM=1.01325bar=101325Pa
=10332kg/cm²=1.033mAq
=760mmHg

6️⃣ 증기트랩 B1

기수종류	24A08	20d01	18A07
증기	22A06	20B01
기수기능	19C07	19C05
증기	23A12	18B08	16B03

►보기의 증기트랩 중에서 기계식 트랩을 모두 쓰시오

B12 증기트랩(*종류)

✲증기관의 도중에 설치하여 증기를 사용하는 설비의 배관 내에 고여있는 응축수 (증기의 일부가 드레인된 상태)를 자동배출시키는 장치

❶기계식트랩 : 볼플로트식, 버킷식

❷열역학식 : 오리피스식, 디스크식

✲증기와 응축수의 열역학적 유체역학적 특성차를 이용한 것

❸온도조절식 : 바이메탈식, 벨로즈식

https://pscorp.co.kr/ktrap/trap/steam

7️⃣ 열전도율계산 D71

	20C17	18B11	17C12	17B14
중간온도	16B12	19A12	20A12	22A07
중공원통	25B01	18C13	19C12	16C11
				21B11
다층벽	24A05	21A18	20D12	23B12
	23A13	22B18
구형용기	22C13	16A14	24B17
스케일	16C09	20D16

열전도율이 0.1[W/mK]이고 두께가 20[㎝]인 내화벽돌을 통한 heat flux로 인한 온도차가 200[℃]인 곳에 열전도율이 0.2[W/mK]인 단열벽돌을 시공하였더니 온도차 400[℃]로 나타났다. 내화벽돌과 단열벽돌의 heat flux가 동일할 때 단열벽돌의 두께는 몇[m]인지 계산하시오

D71 열전도율계산*

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

b 벽의두께, λ 열전도율, F 표면적

2602

$$ Q=\frac{1}{\frac{b_1}{\lambda_1}}\times F\times \Delta T $$

$$ \frac{1}{\frac{x}{0.2}}\times F\times 400=\frac{1}{\frac{0.2}{0.1}}\times F\times 200 $$

$$ x=\frac{0.2\times F\times 400}{\frac{0.1}{0.2}\times F\times 200} \\ =0.4*2=0.8[m] $$

8️⃣ 수관식보일러 A3

노통	22C06	23B05	22B09	18C09
연관	17B08
수관	22A08	20A07	20D07
장점	17C02	20a07	23c07
노벽	22C01

►수관식 보일러의 보일러수 유동방식 3가지를 쓰고 설명하시오

A13 수관보일러(*순환방식)

❶ 자연순환식 :
보일러수의 비중량차에 의하여 자연순환하는 형식.

❷ 강제순환식 :
순환펌프를 설치하여 보일러수를 강제로 순환시키는 형식
(베록스(velox), 라몬트(lamont) 보일러 )

❸ 관류식 :
증기드럼 폐지하고 긴관을 제작, 구성하여 관의 한 끝에서 펌프로 압송된 물을 가열, 증발, 과열의 과정을 거쳐 증기가 발생되는 형식

2601

9️⃣ 보일러 자동제어 J1

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

보일러 자동제어에 제어량 및 조절량 항목을 각각 쓰시오

J5 보일러 자동제어

명칭	제어량	조작량
자동급수제어(FWC)	보일러 수위	급수량
증기온도제어(STC)	증기온도	전열량
자동연소제어(ACC)	노내압, 증기압력	연소가스량, 공기량, 연료량
증기압력제어(SPC)	증기압력	연료공급량, 연소용 공기량

🔟 수압시험압력 E5

22A10 19a04

강철제 보일러의 최고사용압력이 다음과 같을 때 수압시험압력은 얼마인가
(1) 최고사용압력이 0.4[MPa]인 경우
(2) 최고사용압력이 0.8[MPa]인 경우
(3) 최고사용압력이 1.6[MPa]인 경우

● 0.43[MPa]이하 : 2배 ● 1.5[MPa]이하 : 1.3배+0.3 ● 1.5[MPa]초과 : 1.5배

1️⃣1️⃣ 보온제 D1

슬래킹	21C04	16A10	26B
온도	22A11	23A11	20C04	18B07

보기의 보온재 중 최고 안전사용온도가 낮은 것부터 순서를 번호로 나열하시오

세라믹파이버→규산칼슘 →암면→규조토→ 폼글라스→탄화코르크→폴리우레탄폼

D12 보온재온도

명칭	최고사용안전온도
폴리우레탄폼	130[℃]
탄화코르크	130[℃]
폼글라스	300[℃]
규조토	500[℃]
암면	600[℃]
펄라이트	650[℃]
규산칼슘	815[℃]
세라믹 파이버	1000~1300[℃]

1️⃣2️⃣ 스테인리스강 E5

다음 스테인리스강의 결정구조 명칭을 쓰시오

(1) STS304 오스테나이트계 (싱크대)
(2) STS410 마텐자이트계 (부억칼)
(3) STS430 페라이트계 (자동차 부품)

1️⃣3️⃣ 증발량 C2

증발	16B16	22B02
실제환산 증발량	22A13	20D11	18B16	21B18
증기발생	16C12	19A15	18C17	17A13

►상당증발량이 1.5[t/h]인 보일러에 급수엔탈피 83[kJ/kg], 발생증기엔탈피2276[kJ/kg]일때 실제증발량을 구하시오

C2 상당증발량, 환산증발량(2256)

\[G_e=\frac{G_a(h_2-h_1)}{539\times 4.1868}=\frac{G_a(h_2-h_1)}{100[℃]증발잠열}\] \[=\frac{G_a(h_2-h_1)}{\gamma}\]

Ge:환산증발량, Ga:증발량, h:엔탈피, γ증발잠열

$$ G_e=\frac{G_a(h_2-h_1)}{539\times 4.1868} $$

$$ (1.5\times 1000)=\frac{G_a(2276-83)}{539\times 4.1868} \\ =1543.560[kg/h] $$

1️⃣4️⃣ 폐열회수계산 B4

효율	22C02	16B14	20D18
절감율	16C10	24B18	21A14
온도	23A01	16A13	22A14
감소량	23A15	18A13
손실감소	24A10	23A07	22B09	20C15
절감금액	23B10

제강로에서 배출되는 고온의 배기가스로부터 폐열을 회수하여 로에 주입되는 공기를 예열하는데 활용하기 위하여 공기예열기를 설치하려고 한다.

온도가 750[℃]인 배기가스가 5[kg/s]로 유입되어 열교환 후 150[℃]로 나오고 공기예열기에는 20[℃]의 공기가 8[kg/s]로 통과하고 있다. 연소용 공기온도가 20[℃]상승할때마다 연료가 1[%]씩 절감된다고 하면 공기예열기 설치로 인한 연료 절감은 몇[%]인지 계산하시오.

(단, 배기가스 및 공기의 정압비열은 각각 1,130[J/kg･K], 1139[J/kg･K]이고 손실은 없으며 공기예열기의 효율은 100[%]로 가정한다)

B3절탄기효율*

\[ m_f\times C_{pf}\times(T_{fi}-T_{fo}) \\=m_a\times C_{pa}\times(T_{ai}-T_{ao}) \]

2602

$$ m_f\times C_{pf}\times(T_{fi}-T_{fo})=m_a\times C_{pa}\times(T_{ai}-T_{ao}) $$

$$ Q_s=5\times 1130\times\{(273+750)-(273+150)\} \\ =8\times 1139\times\{(273+20)-T_{ao}\} $$

$$ T_{ao}=665.036[K]=372.04[℃] $$

$$ 1\times\frac{372.04}{20}=18.602[\%] $$

1️⃣5️⃣ 리벳이음 E9

16B13	18c14	22B01	22A15	23A09

강판 두께가 25[㎜]이고, 리벳의 지름이 50[㎜]이며, 피치80[㎜]로 1줄 겹치기 리벳 조인트에서 1피치마다 하중이 1500[kgf] 작용할 때 리벳 이름효율[%]을 구하시오.

E9 리벳이음

인장응력계산

\[ \sigma_t=\frac{W}{t\times(P-d)} \]

\[ \eta=(1-\frac{d}{P})\times 100 \]

P : 리벳의피치, d : 리벳의지름

$$ \sigma_t=\frac{W}{t\times(P-d)} $$

$$ =\frac{1500}{25\times(80-50)} =2 $$

$$ \eta=(1-\frac{d}{P})\times 100 $$

$$ =(1-\frac{50}{80})\times 100=37.5[\%] $$

1️⃣6️⃣ 보일러의 부식 J4

고온	18B05
저온	22B07	21A08	20A05	18A09
	24c05
보일러	16C06	19B05	22A16	18C01
계산	22C08

►보일러에서 발생하는 일반부식에 대한 내용에서( )안에 알맞은 용어를 쓰시오

J4 보일러의 부식(수산화철)

보일러 물의 pH가 낮게 유지되어 약산성이 되면 약알칼리성의(수산화제1철Fe(OH)₂)은 철과 물로 중화 용해 되면서 그 양이 감소하면 보일러 드럼의 철이 물과 반응하여 그 감소량을 보충하는 방향으로 반응이 진행되기 때문에 강으로부터 용출되는 철이 양이 많아져 부식이 발생하게 된다. 보일러 물에 용존산소가 존재하고 물의 온도가 고온이 되면 (수산화제1철Fe(OH)₂)은 용존산소와 반응하여 (수산화제2철Fe(OH)₃)로 산화된다.

❎1️⃣7️⃣ 16

다음과 같은 구조체 속에 물이 채워져 있을 때 물음에 답하여라

(1)A-B평판에 작용하는 힘[kN]은 얼마인가?
(2)A지점에서 힘(F)이 작용하는 지점까지의 길이는 몇 [m]인가?

1️⃣8️⃣ 랭킨사이클 N2

랭킨N4 (효율)	17C14	18A11	18C16
	19C15	23C17	22A17
	18C12	22C12
습증기 N5	20C14
재생재열	16C08	18C17
폴리N5	19A14		21C01
엔트로피 N7	16B15	17C13	20B15
냉매순환	22C10
단열압축

랭킨 사이클로 작동되는 터빈에 4[MPa] 400[℃] 과열증기가 2[kg/s]로 공급되어 터빈에서 등엔트로피 팽창한 후 15[kPa]이 되었다. 다음 표를 이용하여 물음에 답하시오. (단, 터빈에서 실제로 발생되는 동력은 1.5[MW]이고, 펌프의 소요동력은 무시한다)

(1)터빈 출구의 건조도를 구하시오

(2)터빈의 효율[%]을 구하시오

● 건조도(비엔트로피)

$$ x_3=\frac{s_2-s_3′}{s_3”-s_3′} $$

$$ =\frac{6.7696-0.7549}{8.0071-0.7549}=0.829 $$

● 비엔탈피

$$ h_3=h_3’+x_3\times(h_3”-h_3′) $$

$$ =225.94+0.83\times(2598.3-225.94)=2194.998 $$

● 터빈출력

$$ W_T=m\times(h_2-h_3) $$

$$ W_T=2\times(3213.6-2195)=2037.2 $$

$$ \eta=\frac{1500}{2037.2}\times100=73.64[\%] $$

에너지 22년기출A

에너지22년기출A