개념 한 쪽
에너지관리기사 증기의 상태변화 — 교축과 플래시
증기가 압력이나 온도를 바꾸며 거치는 변화에는 교축, 감압 증발, 혼합, 과열이 있다. 엔탈피가 유지되는 교축 과정, 감압할 때 스스로 증기가 생기는 플래시 계산, 증발잠열이 압력에 따라 달라지는 방향, 물과 증기를 섞을 때의 엔탈피 수지를 본다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
뜻
교축은 밸브를 지나며 압력이 떨어지는 과정으로, 열과 일을 주고받지 않아 엔탈피가 일정하게 유지된다. 비가역 정상류 과정이므로 압력은 떨어지지만 h₁=h₂로 계산한다.
플래시는 높은 압력의 포화수를 낮은 압력으로 방출할 때 스스로 일부가 증기로 바뀌는 현상이다. 10kg/cm² 포화수(181.2kcal/kg)를 760mmHg로 방출하면 x=(181.2−100)/539≈0.15, 즉 포화수 1kg당 약 0.15kg의 증기가 생긴다. 방출 전후 엔탈피가 보존된다는 점이 계산의 출발이다.
증발잠열은 포화압력·온도가 낮을수록 커지고 임계점에서 0이 된다. 같은 포화수를 건포화증기로 만드는 데 드는 열은 압력이 가장 낮은 0.5kgf/cm²에서 가장 크다. 건포화증기는 물방울이 없으므로 건도가 1, 곧 100%다.
물에 증기를 통과시키는 혼합도 엔탈피 수지로 푼다. 처음 물의 질량과 엔탈피에 공급 수증기의 질량과 엔탈피를 더한 값이 최종 물 전체의 엔탈피와 같다는 식을 세우고, 미지수인 공급 수증기의 엔탈피를 역산한다. 질량은 최종 질량에서 처음 질량을 빼서 구한다. 과열도는 온도 단위를 맞춰 계산한다. 325℃ 과열증기의 포화온도가 495K라면 495−273=222℃이므로 과열도는 103℃다.
예제
선지 판단은 교축에서 엔탈피가 일정하다고 보는지, 플래시 증기량을 엔탈피 보존으로 계산하는지, 증발잠열이 저압에서 크고 임계점에서 0이 된다고 보는지, 혼합 문제를 엔탈피 수지로 세우는지에서 갈린다. 0.15kg/kg와 103℃가 그 예다. 교축에서 온도가 일정하다고 본 선지, 증발잠열이 압력이 높을수록 크다고 본 선지는 어긋난다.
자주 묻는 물음
- 교축 과정에서 일정한 상태량은 무엇인가요?
- 엔탈피입니다. 열과 일을 주고받지 않는 비가역 정상류 과정이므로 h₁=h₂로 계산합니다.
- 플래시 증기량은 어떻게 구하나요?
- 엔탈피 보존으로 x=(h₁−h′)/(h″−h′) 꼴을 씁니다. 10kg/cm² 포화수를 760mmHg로 방출하면 약 0.15kg/kg입니다.
- 증발잠열이 가장 큰 압력은 어느 쪽인가요?
- 압력이 가장 낮은 쪽입니다. 증발잠열은 압력이 높아질수록 줄어 임계점에서 0이 됩니다.
에너지관리기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.