2017년05월07일 34번

[기계열역학]
어느 중기터빈에 0.4kg/s로 증기가 공급되어 260kW의 출력을 낸다. 입구의 증기 엔탈피 및 속도는 각각 3000kJ/kg, 720m/s, 출구가 증기엔탈피 및 속도는 각각 2500kJ/kg, 120m/s이면. 이 터빈의 열손실은 약 몇 kW가 되는가?

① 15.9
② 40.8
③ 20.0
④ 104

(정답률: 50%)

문제 해설

이 문제에서는 터빈의 출력과 입구 및 출구의 증기 엔탈피와 속도를 알고 있으므로, 터빈의 열효율을 계산하여 열손실을 구할 수 있다.

터빈의 출력은 증기의 질량유량과 입구 및 출구의 증기 엔탈피 차이에 의해 결정된다. 따라서, 터빈의 출력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

출력 = 증기의 질량유량 x (입구 증기 엔탈피 - 출구 증기 엔탈피)

여기서, 증기의 질량유량은 0.4kg/s이고, 입구 증기 엔탈피는 3000kJ/kg, 출구 증기 엔탈피는 2500kJ/kg이므로, 출력은 다음과 같다.

출력 = 0.4kg/s x (3000kJ/kg - 2500kJ/kg) = 20kW

따라서, 이 터빈의 열효율은 다음과 같다.

열효율 = 출력 / 공급열량 = 20kW / (0.4kg/s x 3000kJ/kg) = 0.0167

열효율은 보통 0.7 ~ 0.9 사이의 값이므로, 이 터빈의 열효율이 매우 낮다는 것을 알 수 있다. 이는 터빈 내부에서 열이 손실되고 있음을 나타낸다.

열효율과 공급열량을 이용하여, 이 터빈의 열손실을 계산할 수 있다.

열손실 = 공급열량 x (1 - 열효율) = 0.4kg/s x 3000kJ/kg x (1 - 0.0167) = 40.8kW

따라서, 이 터빈의 열손실은 약 40.8kW이다.

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