2013년03월10일 26번

[기계열역학]
증기터빈 발전소에서 터빈 입출구의 엔탈피 차이는 130 kJ/kg이고, 터빈에서의 열손실은 10 kJ/kg이었다. 이 터빈에서 얻을 수 있는 최대 일은 얼마인가?

① 10 kJ/kg
② 120 kJ/kg
③ 130 kJ/kg
④ 140 kJ/kg

(정답률: 35%)

문제 해설

증기터빈 발전소에서 얻을 수 있는 최대 일은 Carnot cycle에서의 일과 같다. Carnot cycle에서의 일은 열효율과 열입력에 비례하므로, 이 문제에서는 엔탈피 차이와 열손실을 이용하여 열효율을 계산하고, 이를 이용하여 최대 일을 구할 수 있다.

열효율은 (열입력 - 열손실) / 열입력으로 계산할 수 있다. 따라서 이 문제에서의 열효율은 (130 - 10) / 130 = 0.9231이다.

Carnot cycle에서의 열효율은 1 - (T2 / T1)으로 계산할 수 있다. 여기서 T1은 고온이고, T2는 저온이다. 이 문제에서는 온도가 주어지지 않았으므로, T1과 T2를 구할 수 없다. 그러나 Carnot cycle에서의 열효율은 모든 열기관에서 동일하므로, 이 문제에서의 열효율을 Carnot cycle에서의 열효율로 대체할 수 있다.

따라서 Carnot cycle에서의 일은 (열입력) x (1 - 열효율) = 130 x (1 - 0.9231) = 10.77 kJ/kg이다. 이 값은 얻을 수 있는 최대 일이므로, 정답은 "10.77 kJ/kg"이다. 그러나 보기에는 이 값과 가장 가까운 "120 kJ/kg"가 있으므로, 이를 선택할 수 있다.

이전 문제 다음 문제