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랭킨사이클 & 디젤사이클 질문
Ch. 9 Gas Power Cycles
작성자
kwonjunpyo
작성일
2020-08-09 01:48
조회
1227
[첫 번째 질문]
랭킨 사이클에서
열효율 = (w_t-w_p)/(q_1) 이라고 하셨는데요.
열효율 = system이 한 일/system에 준 energy 라고 하면,
분모에 q_1+w_p 이어야 하지 않나요?
pump를 통해 유체에 준 에너지도 input energy같아서 여쭤보고 싶습니다.
혹시 w_p 가 너무 작아서 무시하는 것인가요?
[두 번째 질문]
추가적으로 디젤사이클에서 여쭤보고 싶은 사항이 있습니다.
오토 싸이클은 closed system 으로 간주하여 그에 해당하는 에너지 보존(del(q) = du+Pdv) 법칙을 사용하셨는데
디젤 사이클에선 del(q) = dh-vdP, del(q) = du+Pdv 두 식을 모두 사용하셨습니다.
디젤 사이클도 오토 싸이클과 마찬가지로 closed system으로 간주하고 해석할텐데
open system 에서의 에너지 보존법칙인 del(q) = dh-vdP를 사용하신 이유가 궁금합니다..!
랭킨 사이클에서
열효율 = (w_t-w_p)/(q_1) 이라고 하셨는데요.
열효율 = system이 한 일/system에 준 energy 라고 하면,
분모에 q_1+w_p 이어야 하지 않나요?
pump를 통해 유체에 준 에너지도 input energy같아서 여쭤보고 싶습니다.
혹시 w_p 가 너무 작아서 무시하는 것인가요?
[두 번째 질문]
추가적으로 디젤사이클에서 여쭤보고 싶은 사항이 있습니다.
오토 싸이클은 closed system 으로 간주하여 그에 해당하는 에너지 보존(del(q) = du+Pdv) 법칙을 사용하셨는데
디젤 사이클에선 del(q) = dh-vdP, del(q) = du+Pdv 두 식을 모두 사용하셨습니다.
디젤 사이클도 오토 싸이클과 마찬가지로 closed system으로 간주하고 해석할텐데
open system 에서의 에너지 보존법칙인 del(q) = dh-vdP를 사용하신 이유가 궁금합니다..!
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.
[두 번째 질문]
dq = du + pdv
dq = dh - vdp
이라는 두 식은 모두 열역학 1법칙에 의해서 파생된 식입니다.
때문에 개방계/밀폐계 어느 상황에서나 동등하게 사용할 수 있습니다.
다만, 제가
밀폐계에서는 dq = du + pdv
개방계에서는 dq = dh - vdp
라고 강의한 이유는
처음에 열역학을 공부하시는 친구들에게
어느 정도 이해가 쉽게 하기 위해서 나름의 카테고리화를 한 것입니다.
하지만 모두
dE = Q - W = dU + dKE + dPE
에서 유도된 식이기 때문에 어느 식을 적용해도 무관합니다.
또한 정적과정이라면
아무래도 dv = 0가 되는 상황을 이용한 dq = du + pdv 라는 식이 좀더 계산하기 간편하고,
정압과정이라면
아무래도 dp = 0가 되는 상황을 이용한 dq = dh - vdp 라는 식이 좀더 계산하기 편합니다.
오토사이클과 디젤사이클에서
각각 다른 식을 적용하게 된 이유는
각 사이클의 과정이 달라
좀더 쉽게 계산할 수 있는 방법을 찾아 이용하려고 했기 때문입니다.
질문에 대한 답이 됐기를 바랍니다.
감사합니다.
[첫 번째 질문]
에너지의 효율은 발생한 일량을 소모된 열량으로 나눔으로써 계산할 수 있습니다.
(이에 대한 유도는 열역학 2법칙에서 시작되며 이미 강의에서 많이 설명드린 바 있습니다.)
말씀주신 것처럼 펌프의 일량은 우리가 시스템에 준 일이 맞지만,
효율을 계산할 때 준 열량은 오로지 가열과정에서 발생한 열량 q1이 유일하기 때문에 (기본 랭킨 사이클의 경우)
펌프의 일량은 분모에 포함하지 않습니다.
다만, 펌프의 일량은
터빈에서 발생시킨 일량에서 일정 부분 가져와서 해결하기 때문에
열효율 계산 시, 분자에 해당하는 일량의 경우
터빈에서 발생시킨 일량에서
펌프로 인해 소모된 일량을 빼주게 됩니다.
(순수한 일량만을 반영/계산하는 것이죠.)
나중에 Brayton Cycle에서는
inter cooling 과정에서 발생하는 일량에 따른
back work ratio 등도 계산해야 하기 때문에
지금 간단한 사이클을 공부할 때
개념을 잘 익혀두시면 좋을 것 같습니다.