에너지 관리기사 실기 필답 유형(열량)

Q = G x C x △t 

 기출

 벙커c유를 사용하는 보일러의 연도에서 배기가스 온도를 측정한 결과 400 ℃ 이었다. 여기에 급수예열기를 설치하여 배기가스 온도가 150 ℃ 까지 내려갔다면 급수에열기에서 회수한 열량kcal/h은 얼마인가?(단, 배출되는 배기가스량은 2500kg/h , 배기가스 비열 0.24 kcal/kg ℃ , 급수예열기의 효율은 75 %이다.)

Qs = Gs x Cs x △t x η

     = 2500 x 0.24 x (400-150) x 0.75 = 112,500 kcal/h

20 ℃  물 10kg을 100 ℃ 수증기로 만들 때 필요한 열량kcal을 구하시오.

▶현열 : 20  ℃ 물을 100 ℃ 물로 만드는 데 필요한 열량

Q1 =GC △t=10 x 1 x (100-20)=800 kcal

▶잠열 : 100 ℃물을 100 ℃ 수증기로 만드는 데 필요한 열량

[ 물의 증발 잠열 539 kcal/kg , 얼음의 융해 잠열 79.68 kcal/kg]

Q2= Gr= 10 x 539 = 5390 kcal

Q=Q1+Q2 = 800 + 5390 = 6190 kcal

보일러 연도에 설치된 공기예열기에 15 ℃ 공기를 시간당 10㎥를 유입시켜 150 ℃로 상승시킬 때 필요한 열량kcal/h은 얼마인가? (단, 공기의 평균비열은 0.172kcal/kg ℃, 비체적은 0.02 ㎥/kg 이다)

공기의 질량 m=V / ∨ = 10 / 0.02 =500 kg

Q=m x C x △t = 500 x 0.172 x(150-15) = 11,610 kcal/h

15  ℃의 물 1톤을 5kgf/㎠ 증기와 열교환하여 40  ℃ 온수로 만들 때  필요한 증기의 양은 몇 kg 인가 계산하시오.

단 증기압력 5kgf/㎠ 에서의 증기 엔탈피는 658 kcal/kg, 포화수 엔탈피는 143  kcal/kg 이다.

=> 15 ℃ 물 1톤이 40 ℃까지 상승하는데 필요한 열(현열)은 증기가 포화수로 변화는데 방출되는 열(잠열) 과 같다는

수식은 => Gw x Cw x △t = Gv x r 

Gv=Gw x Cw x △t / r= 1000 x 1 x (40-15) / 658-143 =48.543 kg

중유를 LNG로 전환하였고 절탄기를 설치하여 절탄기 입구쪽 배기가스온도 180 ℃, 절탄기 출구쪽 배기가스 온도 100 ℃일때 절탄기 설치 후의 배기가스 손실열량 감소는 얼마인가?(단, 배기가스의 비열은 0.33 kcal/S㎥ ℃ , 공기비 1.1, 이론공기량 10.742 S㎥/ S㎥, 이론배기가스량 11.853 S㎥/ S㎥, LNG소비량 50 S㎥/h 이다.)

=> LNG 50 S㎥/h를 소비할때 절탄기에서 회수한 열량이 배기가스에서 손실되는 열량 중 감소되는 양이다.

손실열량감소 = 실제 배기가스량 x 배기가스비열 x 온도차 x 시간당 LNG 소비량

                       = (이론 배기가스량+과잉공기량) x C x △t  x Gf

                      = [이론 배기가스량 +(m-1) x A0] x C x △t  x Gf  = [ 11.8573 +(1.1-1) x 10.742] x 0.33 x (180-100) x 50                               = 17063.90 kcal/h

 

시간당 30000kg의 물을 절탄기를 통해 50 ℃ 에서 80 ℃로 높여 보일러에 급수한다. 절탄기 입구 배기가스 온도가 350 ℃ 이면 출구온도는 몇 ℃인가?

(단 배기가스량은 50000kg/h, 배기가스 비열 1.045 kJ/kg ℃ , 급수비열 4.184 kJ/kg ℃, 절탄기

효율은 75 %이다.)

=> 절탄기에 물이 흡수한 열량 Q1은 배기가스가 절달해준 열량 Q2의 75%에 해당한다.

Q1=Q2 x η

∴ Gw x Cw x (tw2 - tw1) = Gf x Cf x (tf2 - tf1) x η

∴  tf2-tf1= Gw x Cw x  (tw2 - tw1) / Gf x Cf  x η

∴  tf1= tf2- [Gw x Cw x  (tw2 - tw1) ] / [ Gf x Cf  x η]

= 350-[30000 x 4.184 x (80-50)] / [50000 x 1.045 x 0.75] = 253.91 ℃

온도가 400 ℃ 인 배기가스가 시간당 2500kg이 연도로 배출되면서 연도에 설치된 급수가열기와 열교환하여 0 ℃ 급수

180kg/h이 포화증기가 되면서 배기가스는 150 ℃로 낮아져 연돌로 배출되고 있다. 이 때 배기가스에서 회수하지 못하고 손실되는 열량kcal/h은 얼마인가? (단, 포화증기 엔탈피는 640 kcal/kg , 배기가스 평균비열은 0.24 kcal/kg ℃이다.)

=> Q1= G x C x △t = 2500 x 0.25 x (400-150) = 150000 kcal/h

( 급수가열기 입구와 출구 사이에서 배기가스 보유한 총 현열량)

=> Q2 = Ga x h" = 180 x 640 = 115200 kcal/h

(급수가열기에서 회수한 열량)

=> Q = Q1-Q2 = 150000 - 115200 = 34800 kcal/h