화력발전

전기기사 필기 2020년 2회 30번

Q문제

증기터빈 출력을 P(kW), 증기량을 W(t/h), 초압 및 배기의 증기 엔탈피를 각각

i_{0}

i_{1}

(kcal/kg)이라 하면 터빈의 효율

η_{T} (%)

는?

유사 문제 링크

선택지 분석

\frac{860 P \times 1 0 ^{3}}{W ( i _{0} - i _{1} )} \times 100

증기량 단위 변환을 위한 10^3이 분모가 아닌 분자에 잘못 곱해졌습니다.

\frac{860 P \times 1 0 ^{3}}{W ( i _{1} - i _{0} )} \times 100

10^3이 분자에 잘못 곱해졌으며, 엔탈피 차이의 순서가 반대로 적용되어 음수 값이 도출됩니다.

\frac{860 P}{W ( i _{0} - i _{1} ) \times 1 0 ^{3}} \times 100

증기터빈의 효율은 터빈이 한 일(출력 에너지)을 터빈에 공급된 열에너지(입력 에너지)로 나눈 백분율입니다.

•

Step 1: 터빈의 출력 에너지(분자) 계산 터빈 출력

P

[kW]를 열량 단위[kcal/h]로 환산합니다. 1[kWh]는 860[kcal]이므로, 출력 에너지는

860 P

[kcal/h]입니다.

•

Step 2: 터빈에 공급된 열에너지(분모) 계산 증기량

W

[t/h]를 [kg/h] 단위로 환산하면

W \times 1 0^{3}

[kg/h]입니다. 증기 1[kg]당 유효 열낙차는 초압 엔탈피

i_{0}

에서 배기 엔탈피

i_{1}

을 뺀

(i_{0} - i_{1})

[kcal/kg]입니다. 따라서 공급된 총 열에너지는

W (i_{0} - i_{1}) \times 1 0^{3}

[kcal/h]입니다.

•

Step 3: 터빈 효율

η_{T}

계산 효율

η_{T} [%] = \frac{출력 에너지}{공급된 열에너지} \times 100 = \frac{860 P}{W ( i _{0} - i _{1} ) \times 1 0 ^{3}} \times 100

입니다.

\frac{860 P}{W ( i _{1} - i _{0} ) \times 1 0 ^{3}} \times 100

엔탈피 차이의 순서가 반대로 적용되어 음수 값이 도출됩니다.

1[kWh]를 열량으로 환산하면 왜 860[kcal]가 되나요?

1[W]는 1[J/s]이므로 1[kWh]는 3,600,000[J]입니다. 1[cal]가 약 4.186[J]이므로, 3,600,000[J]을 4.186으로 나누면 약 860,000[cal], 즉 860[kcal]가 됩니다.

증기량 단위 변환 시 왜 10^3을 곱하나요?

문제에서 주어진 증기량 W의 단위가 [t/h]이고 엔탈피의 단위가 [kcal/kg]이므로, 질량 단위를 [kg]으로 통일하기 위해 1[t] = 10^3[kg]을 적용하여 곱해줍니다.