개념 한 쪽
열역학의 개요 세트는 석탄 발열량으로 발전 전력량·열효율을 구하는 환산 계산, 공기 과잉률, 탈기기·공기예열기·수관식 보일러를 묻는다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「열역학의 개요」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 탈기기 기능 매칭 | 1 | 급수 중 산소 제거로 부식을 막는 장치를 고른다 |
| 예열 효과 반전 가리기 | 1 | 공기예열기 효과에서 어긋난 서술을 골라낸다 |
| 수관식 장점 아닌 것 | 1 | 원통형 특성이 섞인 보기를 찾아낸다 |
열과 전력은 860이라는 문으로 오간다 — 1kWh의 전력은 860kcal의 열에 해당하므로, kcal를 kWh로 바꾸려면 860으로 나눈다. 석탄 1톤(1000kg, 발열량 5000kcal/kg)을 효율 20%로 쓰면 1000×5000×0.2÷860≈1160kWh다 — 톤→kg 환산과 효율을 모두 빠뜨리면 5.8 같은 함정 값이 나온다. 거꾸로 열효율은 η=860×W÷(m×H)×100[%]로, 발열량 5500kcal/kg 석탄 10ton으로 24000kWh를 내면 860×24000÷(10000×5500)×100≈37.5%다 — ton→kg 환산(×1000)을 빠뜨리는 것이 대표 실수다.
터빈 효율 계산도 같은 뼈대에 출력 환산만 얹는다 — ηt=860·Wt÷{G(h1−h2)}×100에서 Wt는 터빈 축출력인데, 발전기 출력(75000kW)이 주어지면 발전기 효율(0.98)로 나눠 Wt≈76531kW로 먼저 바꾼다. 엔탈피 815−270=545kcal/kg·유입증기 300t/h(=300000kg/h)를 대입하면 ηt≈40.3%다 — '발전기 출력은 ×효율, 터빈 출력은 ÷효율'로 방향을 외운다.
연소 공기의 과잉률도 숫자로 묻는다 — 공기비는 실제 공기량을 이론 공기량으로 나눈 값으로, 1보다 작으면 공기가 부족해 불완전연소가 일어나고 지나치게 크면 불필요한 공기를 배기가스로 데려가는 손실이 커진다. 중유를 태우는 기력발전소 보일러에서는 약 20~30%의 과잉 공기, 즉 공기비 1.2~1.3 정도가 경제적으로 가장 알맞다 — 보기의 0.05는 공기 부족, 2.38·3.45는 과잉이 지나친 값으로 걸러진다.
세트의 장치 문제는 기능 매칭으로 끝난다 — 급수에 녹아 있는 용존 산소가 배관 부식(특히 구멍을 뚫는 공식)을 일으키므로 가열·비등으로 산소와 이산화탄소를 날려 보내는 탈기기를 쓰고, 공기예열기는 배기가스 폐열로 연소공기를 데워 노내 온도·증발량·효율을 올리고 매연을 줄인다(예열은 연소를 촉진하므로 '연소율 감소'는 효과가 아니다). 수관식 보일러는 관이 가늘어 고압에 유리하고 순환이 좋아 대용량·과열기 설치가 쉽지만 구조는 복잡하다 — '구조 간단'은 원통형(노통연관식)의 특성이다.
① 발전 전력량 — 1000×5000×0.2÷860≈1160kWh(석탄 1톤·효율 20%). ② 열효율 — 860×24000÷(10000×5500)×100≈37.5%.
보일러 급수 중에 포함되어 있는 산소 등에 의한 보일러 배관의 부식을 방지할 목적으로 사용되는 장치는?
정답 ① · 탈기기(deaerator)는 급수 중에 용존된 산소, 이산화탄소 등을 제거하여 보일러 및 배관의 부식(특히 산소에 의한 공식·pitting)을 방지하는 장치이다. 공기예열기는 연소용 공기를 예열해 열효율을 높이는 장치, 급수가열기는 급수 온도를 높여 열효율을 개선하는 장치, 수위경보기는 드럼 수위 이상을 경보하는 장치로 부식 방지와는 무관하다.
탈기기는 급수 중 용존 산소·이산화탄소를 제거해 보일러 배관 부식을 방지하는 장치다.
공기 예열기를 설치하는 효과로 볼 수 없는 것은?
정답 ④ · 정답은 연소율이 감소한다 - 틀린 설명입니다. 공기예열기(air preheater)는 연도의 배기가스 열을 이용해 연소용 공기를 예열하는 장치로, 노내 온도를 높여 증발량을 증가시키고 매연 발생을 줄이며 보일러 효율을 향상시킨다.
공기 예열기는 배기가스 폐열로 연소공기를 예열해 연소를 촉진하므로, 연소율은 감소가 아니라 증가한다.
수관식 보일러의 장점에 속하지 않는 것은?
정답 ④ · 원통형(노통연관식) 보일러는 구조가 간단하지만 증발량이 작고 압력이 낮습니다. 반면 수관식 보일러는 수관의 지름이 작아 고압에 견디고, 드럼 내 순환이 좋아 증기 발생이 빠르며, 용량을 크게 하고 과열기 설치도 쉽습니다.
수관식은 고압·대용량·과열기 설치 용이가 장점, '구조 간단'은 원통형 특성이다.
전기산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.