열역학 Thermodynamics 5th Edition 연습문제 4-27
나의 풀이/열역학 2017. 7. 18. 09:28 |
열역학 4-27.docx열역학 Thermodynamics 5th Edition.
Fundamentals and Applications
-Yunus A. Cengel
-Michael A. Boles
-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역
McGraw-Hill
문제 4-27
R-134a가 들어있는 견고한 용기에 열을 가하여 특정 압력에 도달했을 때,
냉매의 질량과 열전달량을 계산하고 P-v 선도에 나타낸다.
가정: 견고한 용기는 잘 밀폐되어 있고 체적은 일정하며, 순수한 R-134a만 들어 있다.
견고한 용기는 고정되어서 운동에너지 변화와 위치 에너지 변화는 없다.
용기로의 열전달은 고려하지 않는다.
풀이: 주어진 견고한 용기와 R-134a 전체를 계로 선택하면
과정 동안에 계의 경계를 통과하는 질량이 없으므로 이 계는 밀폐계라고 할 수 있다.
또한 용기의 체적은 일정하므로 경계일은 없다.
따라서 이 고정 밀폐계의 에너지 변화는 유입된 열에너지만 있으며,
이는 R-134a의 내부 에너지 변화와 같다. 그러므로 계의 에너지 평형은 다음과 같다.
이때 R-134a의 건도가 처음 상태에 주어져 있으므로 포화액-증기 혼합 상태이다.
따라서 부록의 압력에 대한 포화 R-134a 표 TABLE A-12 Saturated refrigerant-134a-Pressure table TABLE A-12를
참고하면 주어진 압력에서 비체적은 다음과 같다.
(a) 따라서 용기 속의 R-134a 냉매의 질량은 다음과 같이 계산된다.
견고한 용기의 체적과 R-134a의 질량은 일정하므로 최종 상태의 압력과 비체적을
압력에 대한 포화 R-134a 표 TABLE A-12 Saturated refrigerant-134a-Pressure table TABLE A-12를
참고하여 주어진 압력에 대한 비체적을 비교하면 다음과 같으므로
R-134a의 최종 상태는 과열증기 상태이다. (b) 이때 용기로 전달된 열전달량은
R-134a의 내부 에너지 변화와 같으므로 압력에 대한 포화 R-134a 표 TABLE A-12
Saturated refrigerant-134a-Pressure table TABLE A-12를 참고하여 최초 상태의 내부 에너지는 다음과 같고,
과열 R-134a 증기표 TABLE A-13 Supertheated refrigerant-134a TABLE A-13를
참고하거나 EES를 이용하여 최종 상태의 내부 에너지는 다음과 같다.
그러므로 열전달량은 다음과 같이 계산된다.
EES를 이용하여 주어진 과정은 P-v 선도에 나타내면 다음과 같다.
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