열역학

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Rankine 사이클과 Carnot 사이클의 열효율비교

Ch. 10 Vapor and Combined Power Cycles
작성자
dudxor1215
작성일
2021-05-16 05:03
조회
1465
강의를 듣다가 질문이 생겨 질문드립니다! Rankine 사이클의 경우 열효율을 구할 시 터빈과 펌프의 일을 더해줌으로써 열효율을 구합니다. 이는 Carnot 사이클과는 조금 다르다고 생각하는데 만약 Carnot사이클에서 해주는 일의 값을 아는 경우 열효율을 Carnot 사이클의 효율 = 해준일의 양 / 들어온 열량으로 정의해도 될까요?
<해준 일의 양을 단열상태라고 가정하고 풀면 정적비열 x (온도의차)의 값을 위의 해준일의 양으로 넣어주는 것을 의미합니다!>

또, Rankine 사이클에서 응축기를 통해 방출되는 열량 q의 값을 열효율에 사용하지 못하는 이유는 무엇인가요? 일을 통해서 빠져나간 열이 아니라 응축기가 제거해준 열의 양이라 열효율에 사용되지 못하는 것이라 생각하는게 이것이 맞는 생각인지 궁금합니다
전체 1

  • 2021-05-16 14:41

    열효율을 구할 때의 핵심은
    - 사이클이 생성한 알짜 일(또는 열)
    - 사이클을 돌리는 데 사용된 알짜 일(또는 열)
    을 구하는 것입니다.

    카르노 사이클에서 "해준 일의 양"이라고 언급하셨는데
    (사이클이 한 일의 양을 말하는 것이겠죠?)

    내가 카르노 사이클을 구동하기 위해서 투입한 열량 대비
    카르노 사이클이 실제로 발생시킨 일의 양으로
    열효율을 계산할 수 있겠습니다.

    이상기체로 가정한다면
    사이클이 만들어 낸 일 또는 열을
    이상기체 방정식으로 표현할 수도 있겠습니다.

    랭킨 사이클도 카르노 사이클과 같습니다.

    질문자님께서 헷갈리실 수도 있는 것이
    열역학 1법칙인 것 같습니다.

    에너지 보존 법칙으로 알려져 있는
    열역학 1법칙은
    열과 일의 가역법칙으로써도 이해할 수 있습니다.

    결국 사이클에서 투입된 일로 계산을 하든
    열량으로 계산을 하든
    결과는 똑같이 나올 겁니다.

    응축기에서 방출되는 열량 q는
    랭킨 사이클에서 만들어낸 일의 양을 구할 때 사용될 수도 있기 때문에
    열효율에 사용되지 않는다고 말하긴 힘들 것 같고

    카르노 사이클과는 달리
    랭킨 사이클에서
    펌프의 일이 열효율에 포함되는 이유는

    열효율을 계산할 때
    알짜 일을 기준으로 넣어주기 때문에

    사이클이 만들어낸 일에서
    펌프에 투입된 일을 빼줘야 했던 것입니다.

    카르노 사이클의 경우
    이상적인 (이론적인) 사이클이기 때문에

    사이클 구동을 위한 펌프의 일이 관여하지 않았습니다.

    제 생각엔 전반적으로
    사이클에 대한 이해가 필요하다고 보입니다.

    아래의 영상을 바탕으로
    추가로 공부해보고
    책을 읽어보시면서 생각해보시길 바랍니다.

    감사합니다.


Thermodynamics – An Engineering Approach, Cengel & Boles, McGrawHill

Ch. 1 Introduction and Basic Concepts
Ch. 2 Energy, Energy Transfer, and General Energy Analsysis
Ch. 3 Properties of Pure Substances
Ch. 4 Energy Analysis of Closed Systems
Ch. 5 Mass and Energy Analysis of Control Volumes
Ch. 6 The Second Law of Thermodynamics
Ch. 7 Entropy
Ch. 8 Exergy
Ch. 9 Gas Power Cycles
Ch. 10 Vapor and Combined Power Cycles
Ch. 11 Refrigeration Cycles
Ch. 12 Thermodynamic Property Relations
Ch. 13 Gas Mixtures
Ch. 14 Gas-Vapor Mixtures and Air-Conditioning
Ch. 15 Chemical Reactions
Ch. 16 Chemical and Phase Equilibrium
Ch. 17 Compressible Flow

  • “열역학 한방에 끝내기” 는 초등학생도 이해할 수 있게끔 쉽고 재미있게 열역학을 설명하고 있습니다.
  • 공식만 외워서 문제를 푸는 방식은 올바른 역학 공부법이 아니고, 조금만 응용된 문제가 나오면 접근하기가 매우 어려워져 좋은 시험 점수(좋은 학점)을 받기가 매우 어려워집니다.
  • 원리와 원칙에 충실하여 어떤 문제가 나와도 개념에 충실해서 풀 수 있어야 학업성취도, 취업 면접, 대학원 시험 등에서 좋은 결과를 기대할 수 있습니다.