?
4. (10점) 성능계수가 5.0인 히트펌프가 고온부로 10kW의 열을 방출한다. 소요 동력은 얼마인가?
5. (15점) 질량이 각각 1kg이고 초기온도가 각각 200K와 400K인 구리 덩어리 A와 B가 있다. 두 개의 구리덩어리를 합치고 외부와는 단열로 최종상태에 온도가 같아진다. 다음을 구하시오. 단, 구리의 비열은 0.4kJ/kgK이다.
(가) 최종온도
(나) 구리 덩어리 A의 엔트로피 변화.
6. (15점) 부피가 1인 용기 내부가 초기에 진공상태이었다. 밸브를 열어 온도 300K, 압력 100kPa의 외부공기가 단열과정으로 유입되어 용기내의 압력이 100kPa로 같아지는 순간 밸브를 닫았다. 용기 내부공기의 최종 질량은?
7. (20점) 공작실에서 사용하는 공기압축기는 0.1MPa, 300K의 공기를 흡입하여 0.8MPa로 압축한다. 정상상태 단열과정으로 가정하고 효율이 80%일 경우 출구의 온도를 구하시오.
열역학 기말시험 2008년 6월 17일
답안지에 답안을 작성하되 반드시 풀이과정을 보여야 합니다.
단, 에 대하여는 아래의 표를 사용한다.
[MPa]
[]
[]
[]
[]
[]
2.0
350(과열)
-
2859.8
-
3137.0
0.4
143.6(포화)
604.3
2553.6
604.7
2738.6
0.1
99.63(포화)
417.4
2506.1
417.5
2675.5
1. (10점) 증기터어빈에 압력 2 MPa, 온도 의 수증기가 2 kg/s의 유량으로 공급된다. 입구와 출구의 운동에너지를 무시할 수 있다. 터어빈의 출력이 1300 kW 이고 주위로의 열손실이 100 kW 이다. 터어빈 출구 압력이 0.1 MPa일 때 출구의 건도를 구하시오.
2. (10점) 단열노즐의 입구로 압력 0.4MPa의 포화수증기가 무시할 수 있는 속도로 들어가서 출구에서 압력 0.1MPa의 습증기로 배출되며 습증기의 건도는 80%이다. 출구속도를 구하라.
3. (10점) 온도와 압력이 일정한 기체가 공급관을 통하여 단열 용기로 공급된다. 단열용기 내 기체의 초기상태는 , 이고 최종상태는 , 이다. 공급되는 기체의 단위질량당 엔탈피는?
4. (15점) 온도가 각각 1000K와 500K인 두 열원 사이에서 작동하는 열펌프가 있다.
(가) 역카르노사이클을 사용한다면 성능계수는?
(나) 한 사이클 동안 저온열원으로부터 100kJ의 열을 흡수하여 고온열원으로 250kJ의 열을 방출한다면 한 사이클 동안 엔트로피 생성의 크기는?
5. (15점) 잘 단열된 용기 내에 1 kg의 물이 최초 온도 300K로 들어 있었다. 이 용기에 질량 10 kg, 온도 400K의 구리 덩어리를 떨어뜨린 뒤 물과 구리가 열적평형을 이룰 때까지 충분한 시간을 기다린다. 단, 온도 변화에 따른 물과 구리의 체적 변화는 무시할 수 있고(비압축성 물질), 물과 구리의 비열은 각각 4 kJ/kg K 와 0.4 kJ/kg K 이다..
(가) 최종 온도는?
(나) 구리의 단위질량당 엔트로피 증가는?
6. (10점) 체적이 일정한 용기 내에 압력 1MPa, 온도 300K의 공기가 들어있었다. 이 공기를 냉각하여 압력이 500kPa로 될 때 단위 질량당 엔트로피 변화는?
7. (15점) 운동 및 위치 에너지를 무시할 수 있고 잘 단열된 터어빈의 입구로 온도 500K, 압력 500kPa의 공기가 들어가서 출구에서 압력 100kPa 상태가 되어 나온다.
(가) 가역과정이라면 출구의 온도는?
(나) 터어빈의 효율이 80%라면 출구의 온도는?
8. (15점) 성능계수가 3.2인 냉동사이클에서 10 kW의 열이 방출된다.
(가) 소비 전력은?
(나) 동일한 사이클을 열펌프로 사용된다면 성능계수는?