다음 중 보일러에서 흡수 열량이 가장 큰 것은?
- 수냉벽
- 과열기
- 절탄기
- 공기 예열기
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 보일러 부속 가운데 흡수 열량이 가장 큰 장치를 고르라고 요구하고 있다. 고온 화염의 복사열을 직접 받는 수냉벽이 전체 흡수열에서 차지하는 비율이 가장 크므로 흡수열이 가장 큰 것은 수냉벽이다.
보일러 부속 중 수냉벽이 화염의 복사열을 직접 받아 흡수열이 가장 크다.
개념 한 쪽
전기공사산업기사 폐기물에너지 — 보일러 열회수와 수차 분출속도
폐기물에너지라는 이름 아래에서 재료는 보일러의 열회수 순서와 수차의 분출속도, 열량을 전력으로 환산하는 계산을 제시한다. 이 카드는 재료에 나온 수냉벽·공기 예열기·충동수차·효율 계산만으로 핵심을 정리한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「폐기물에너지」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 보일러 부속 흡수열 비교 | 1 | 화로 복사열을 직접 받는 부속의 흡수열 크기를 가린다 |
| 연도 최후단 장치 판별 | 1 | 배기가스 여열로 공기를 데우는 최후단 장치를 고른다 |
| 충동수차 분출속도 계산 | 1 | 유효낙차를 이용해 노즐 분출속도를 계산한다 |
뜻
보일러에서 흡수 열량이 가장 큰 부속은 수냉벽이다. 수냉벽은 화로 벽면을 관으로 둘러싸 고온 화염의 복사열을 직접 받고, 전체 흡수열의 대략 절반을 차지한다. 과열기는 증기를 더 데우고, 절탄기와 공기예열기는 폐열을 회수하는 하위 부속이므로 흡수량이 상대적으로 작다.
화력발전소 연도는 보일러, 절탄기, 공기 예열기, 집진기, 굴뚝 순서로 이어진다. 연도의 맨 끝 최후단에는 공기 예열기를 두고, 거의 식은 배기가스의 여열로 연소용 공기를 미리 데운다. 절탄기는 그 앞단에서 급수를 데우는 장치이고, 터빈은 연도 계통 밖의 설비이다.
수차에서는 낙차가 속도 에너지로 바뀌는 원리로 분출속도를 구한다. 충동수차의 노즐 분출속도는 v=√(2gh)이고, 유효낙차 300m이면 √(2×9.8×300)=√5880≈76.6m/s가 되어 약 77m/s로 본다. g=10으로 계산해도 √6000≈77.5m/s로 같은 선지에 도달한다.
열량을 전력으로 바꾸는 계산에서는 1kWh=860kcal를 기준으로 삼는다. 석탄 1kg의 발열량이 5000kcal이고 효율이 40%이면 5000×0.4÷860≈2.3kWh가 된다. 효율을 곱하지 않으면 5000÷860≈5.8kWh가 나오므로 효율 곱하기를 빠뜨리지 않는다.
발전소 열소비율은 860÷총효율로 구한다. 보일러 손실이 20%이면 보일러 효율은 80%이고, 터빈 출력이 입력의 50%이면 터빈 효율은 50%이므로 총효율은 0.8×0.5=0.4가 된다. 따라서 열소비율은 860÷0.4=2150kcal/kWh이다.
열효율은 발전한 전력의 열량을 연료가 낸 총열량으로 나누어 구한다. 석탄 12ton과 발열량 5500kcal/kg, 발전량 25000kWh이면 25000×860÷(12000×5500)×100≈32.6%가 된다. 석탄 15ton과 발열량 5000kcal/kg, 발전량 40000kWh이면 40000×860÷(15000×5000)×100≈45.9%가 된다.
예제
수냉벽은 화염의 복사열을 직접 받아 흡수열이 가장 크고, 연도의 최후단에는 공기 예열기를 둔다. 충동수차의 분출속도는 v=√(2gh)로 구하고, 유효낙차 300m이면 약 77m/s가 된다. 열량 계산에서는 1kWh=860kcal를 기준으로 발열량과 효율을 함께 대입한다.
대표 기출 3문항
화력 발전소에서 연도의 맨 끝에 설치하는 장치는?
- 절탄기
- 온수기
- 공기 예열기
- 터빈
정답과 해설 보기
정답 ③ · 질문은 화력발전소의 연도 계통에서 맨 끝에 설치되는 장치를 묻고 있다. 연도 최종단에는 배기가스의 여열을 이용해 보일러의 연소 공기를 예열하는 공기예열기가 설치된다.
연도의 맨 끝 최후단에는 공기 예열기를 설치해 배기가스 여열로 연소 공기를 데운다.
유효낙차 300m인 충동수차에서 노즐에서 분출되는 유수의 이론적인 분출속도는 약 몇 m/sec인가?
- 47
- 57
- 67
- 77
정답과 해설 보기
정답 ④ · 충격수차에서의 수두(낙차)를 이용하여 유수의 분출 속도를 구하는 문제입니다. 브누이 법칙에 의거하여 위치 수두를 속도 수두로 변환하는 공식인 v = √(2gh)를 사용합니다.
충동수차의 분출속도는 v=√(2gh)이고, h=300m이면 √5880≈77m/s이다.
자주 묻는 물음
- 보일러에서 흡수 열량이 가장 큰 부속은 무엇인가?
- 수냉벽이 화로 벽에서 고온 화염의 복사열을 직접 받아 전체 흡수열의 대략 절반을 차지한다고 정리한다.
- 화력발전소 연도의 맨 끝에는 무엇을 설치하는가?
- 연도의 최후단에는 공기 예열기를 두고 배기가스 여열로 연소용 공기를 예열한다고 확인한다.
- 충동수차의 노즐 분출속도는 어떻게 구하는가?
- v=√(2gh)에 유효낙차를 대입하고, 낙차 300m이면 약 77m/s가 된다고 계산한다.
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