개념 한 쪽
에너지관리기사 증기표·증기선도 — 보간과 상태 판정
증기표는 압력과 온도에 대응하는 포화수·포화증기의 값을 모아 둔 표다. 표 사이 값을 비례보간하는 법, 증발엔트로피를 계산하는 법, 등온 감압과 단열팽창에서 상태가 어디로 가는지, 랭킨 사이클을 개선하는 방법을 본다.
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뜻
보일러 압력이 게이지압으로 주어지면 대기압을 더해 절대압으로 바꾼 뒤 표를 찾는다. 대기압 758mmHg가 1.03ata이고 게이지압이 10.5ata라면 절대압은 11.53ata다. 11ata에서 183.20℃, 12ata에서 187.08℃이므로 그 사이를 비례보간하면 185.26℃가 된다.
증발엔트로피는 증발열을 절대온도로 나눈 값이다. 100℃ 포화수의 증발엔탈피가 538.8kcal/kg이라면 포화수와 포화증기의 엔트로피 차이는 538.8/373≈1.44kcal/kg·K다.
감압할 때 생기는 플래시 증기는 엔탈피 보존으로 구한다. 10kg/cm² 포화수(181.2kcal/kg)를 760mmHg로 방출하면 x=(181.2−100)/(639−100)=81.2/539≈0.147kg/kg이다.
상태 판정은 압력과 온도를 포화온도와 비교해 내린다. 등온 상태에서 압력이 내려가 그 압력의 포화온도보다 온도가 높아지면 과열증기가 되고, 포화증기를 단열팽창시키면 등엔트로피 과정이라 건도가 1보다 작은 습윤증기가 된다. 임계점은 액과 기체가 구분되지 않는 최고 온도·압력의 점이고, 고체·액체·기체가 함께 있는 점은 삼중점이다.
랭킨 사이클의 개선형은 재열·재생·추기 사이클이고, 사바데 사이클은 내연기관 쪽이다. 효율을 올리는 방향은 응축압력 낮추기, 보일러 압력 높이기, 과열도 높이기의 세 가지다.
예제
선지 판단은 게이지압에 대기압을 더해 절대압으로 보간하는지, 증발엔트로피를 증발열÷절대온도로 구하는지, 등온 감압을 과열증기로, 단열팽창을 습윤증기로 판정하는지, 임계점과 삼중점을 가르는지에서 갈린다. 185.26℃와 1.44kcal/kg·K가 그 예다. 보간 없이 가까운 표 값을 그대로 쓴 선지, 임계점을 세 상이 공존하는 점으로 본 선지는 어긋난다.
자주 묻는 물음
- 증기표에서 표 사이 값은 어떻게 구하나요?
- 게이지압에 대기압을 더해 절대압으로 만든 뒤, 인접한 두 압력의 값을 비례보간합니다. 예를 들어 11.53ata는 185.26℃입니다.
- 증발엔트로피는 어떻게 계산하나요?
- 증발열을 절대온도로 나눕니다. 100℃에서 538.8kcal/kg이면 538.8/373≈1.44kcal/kg·K입니다.
- 포화증기를 단열팽창시키면 어떻게 되나요?
- 등엔트로피 과정으로 건도가 1보다 작아져 습윤증기가 됩니다.
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