과열증기 등 상태량 계산

 

 

과열증기의 상태량 계산 사례를 통해 상태량 표(열역학 성질표) 활용법 등을 이해하고자 한다.

 

 

과열증기 등 상태량 계산

 

상태량에 대한 기본 이론은 기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

 

https://sec-9070.tistory.com/523 

상태량 표(열역학 성질표)

 

1. 과열증기의 압력과 체적

 

과제 :

물이 1 ㎥/kg의 비체적을 가질 때 300 kPa 압력에서의 건도와 온도는 얼마일까?

 

Given : V = 1 ㎥/kg, P = 300 kPa

Find : (a) Temperature, T, (b) Quality, x

 

 

 

- 비체적과 건도를 통해서 현재의 물은 과열 증기상태임을 알 수 있다.

- 과열 증기표를 이용하여야 한다. 하지만 과열 증기표에서 1 ㎥/kg일때의 값이 나와 있지 않기 때문에 주변의 값을 이용하여 보간법을 통해 답을 구한다.

 

 

▶ 그러므로 온도는 379.8도가 된다. 과열증기이므로 건도는 정의 되지 않는다.

 

 

2. 타 사례

 

과제 :

압력용기에 100°C 포화수증기와 증기체적의 1/10 인 포화수가 들어 있다.

a) 이 때의 건도를 구하여라.

b) 압력이 2.0 MPa이 될 때까지 가열한다면 이 과정을 포화액체 곡선과 포화증기 곡선이 표시된 p-v 선도상에 표시하여라.

c) 최종상태의 온도를 구하라

 

Solution :

a)

- 건도가 0혹은 1이 아닌이상, 포화상태에서 액체와 기체가 공존한다는 사실을 주의.

  다시 말해, 건도가 0과 1사이의 값이 주어지면 포화 상태표를 이용하여야 한다.

- 포화상태에서 건도와 비체적의 관계를 알고, 포화기체 비체적, 포화액체 비체적, 그리고 건도를 알고 있으므로 비체적을 구할 수 있다.

- Table로 부터

 

b) 

- 압력용기이므로 전체 체적은 변하지 않는다고 가정할 수 있으므로,

  비체적은 변하지 않고 압력과 온도가 올라가는 과정이다.

 

 

c)

- 2 MPa에서의 포화온도는 212.42 ℃이므로, 최종온도는 212.42 ℃가 된다.