열역학 Thermodynamics 5th Edition 연습문제 3-89

열역학 3-89.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

Fundamentals and Applications

-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

McGraw-Hill

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문제 3-89

일정한 질량 유량의 이산화탄소가 파이프를 통과하면서 냉각될 때, 이상기체 방정식과

일반화된 압축성 도표를 이용한 입구에서의 체적유량과 밀도, 출구에서의 체적유량을 계산한다.

가정: 파이프를 통한 이산화탄소의 압력과 질량유량은 일정하며 이산화탄소는 이상기체로 가정한다.

풀이: 부록의 몰 질량, 기체 상수와 임계점 물성치 Moral mass, gas constant, and critical-point properties TABLE A-1을 참고하여

이산화탄소의 기체 상수와 임계점은 다음과 같다.

(a) 주어진 상태에서 이산화탄소를 이상기체라고 할 때, 입구에서 비체적은 다음과 같이 계산되고,

출구에서 비체적은 다음과 같이 계산된다.

따라서 입구에서의 체적유량과 밀도는 다음과 같이 계산되며,

출구에서의 체적유량은 다음과 같다.

(b) 부록의 일반화된 압축성 도표인 Nelson-Obert generalized compressibility chart FIGURE A-15를 사용하기 위해 입구에서의

환산온도와 환산압력을 계산하면 다음과 같고,

낮은 환산압력에 대한 도표인 FIGURE A-15 (a)참고하면 압축성 인자값은 다음과 같다.

출구에서의 환산온도와 환산압력은 다음과 같고,

낮은 환산압력에 대한 도표인 FIGURE A-15 (a)참고하면 압축성 인자값은 다음과 같다.

그러므로 입구에서의 체적유량과 밀도는 다음과 같이 계산되며,

출구에서의 체적유량은 다음과 같다.

일반화된 압축성 도표의 값을 기준으로 이상기체 방정식 값의 오차를 구하면 다음과 같다.

추가: EES를 이용하여 압축성 인자를 구하면

EES의 임계점을 구하는 함수 P_crit(), T_crit()와 압축성 인자를 구하는 COMPRESS() 함수를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

추가: COMPRESS() 함수의 경우 입력 인자를 반드시 COMPRESS(환산온도, 환산압력)와 같이 입력해야 한다.