2003년08월31일 8번

[연소공학]
연료가 연소실에서 연소하여 그 가스가 1400℃에서 가열실로 들어가고 가열실을 나오는 온도가 600℃였다. 이 때 가열실의 열효율은? (단, 가열실로부터의 방산열은 연소실에서 생성된 열의 20%에 상당한다고 한다.)

① 42.9%
② 34.3%
③ 57.1%
④ 45.7%

(정답률: 0%)

문제 해설

가열실로 들어가는 가스의 열량은 연소실에서 생성된 열량에서 방산열을 뺀 값이다. 따라서, 가열실로 들어가는 가스의 열량은 다음과 같다.

가열실로 들어가는 가스의 열량 = 연소실에서 생성된 열량 - 방산열

방산열은 연소실에서 생성된 열의 20%이므로, 방산열을 뺀 가열실로 들어가는 가스의 열량은 다음과 같다.

가열실로 들어가는 가스의 열량 = 연소실에서 생성된 열량 - (연소실에서 생성된 열량 × 0.2)

따라서, 가열실로 들어가는 가스의 열량은 다음과 같다.

가열실로 들어가는 가스의 열량 = 연소실에서 생성된 열량 × 0.8

가열실에서 나오는 가스의 열량은 다음과 같다.

가열실에서 나오는 가스의 열량 = 가열실로 들어가는 가스의 열량 × 열효율

열효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

열효율 = (가열실에서 나오는 가스의 열량 ÷ 연소실에서 생성된 열량) × 100%

따라서, 열효율은 다음과 같다.

열효율 = ((가열실로 들어가는 가스의 열량 × 열효율) ÷ 연소실에서 생성된 열량) × 100%

가열실에서 나오는 가스의 온도가 600℃이므로, 가열실로 들어가는 가스의 온도는 1400℃이다. 따라서, 가열실로 들어가는 가스의 열량은 다음과 같다.

가열실로 들어가는 가스의 열량 = (연소실에서 생성된 열량 × (1400 + 273)) ÷ (273 + 25)

가열실에서 나오는 가스의 열량은 가열실로 들어가는 가스의 열량과 열효율을 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

가열실에서 나오는 가스의 열량 = (가열실로 들어가는 가스의 열량 × 열효율) ÷ 100

따라서, 열효율은 다음과 같다.

열효율 = ((가열실로 들어가는 가스의 열량 × 열효율) ÷ 연소실에서 생성된 열량) × 100%
= ((연소실에서 생성된 열량 × (1400 + 273) × 열효율) ÷ ((273 + 25) × 연소실에서 생성된 열량)) × 100%
= (1400 + 273) ÷ (273 + 25) × 열효율
= 1.57 × 열효율

따라서, 열효율은 다음과 같다.

열효율 = 1.57 × 열효율 = 100%
= 45.7% (소수점 이하를 버리고 반올림)

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