3-47.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



문제 3-47


수직 피스톤-실린더 장치 내에서 가열되는 물이 끓기 시작하는 온도를 구한다.

가정: 피스톤-실린더 장치 내에는 순수한 물이 들어있으며, 밀폐되어 있다고 가정한다. 대기압은 일정하고 균일하다. 물의 수직 높이에 따른 압력은 고려하지 않는다.

풀이: 피스톤의 질량에 의해 실린더 내부 물의 절대 압력 다음과 같다.



따라서 이 압력에서의 포화 온도를 ees를 이용하여 구하면 다음과 같다.


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Fundamentals and Applications

-Yunus A. Cengel

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-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

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문제 3-45


뚜껑이 있는 냄비 속의 물이 끓기 시작하는 온도를 계산한다.

가정: 냄비 속에는 순수한 물이 들어있다고 가정하며, 잘 밀폐되어 있다. 대기압은 일정하고 균일하다. 물의 높이에 따른 압력은 고려하지 않는다.

풀이: 냄비는 뚜껑의 무게에 의해 밀폐되어 있으므로 물을 가열할 때 뚜껑의 무게로 인한 압력까지 상승한다.
따라서 냄비 속의 물의 포화 압력은 다음과 같고,


ees를 이용하여 포화 온도를 구하면 다음과 같다.


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열역학 Thermodynamics 5th Edition.

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-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

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문제 3-44


냄비에 담겨 있는 물의 높이에 따른 물의 끓는 온도를 알아낸다.

가정: 냄비에는 순수한 물만 담겨 있고, 대기압은 일정하고 균일하다. 물의 밀도와 중력 가속도는 일정하고 균일하다고 가정한다.

풀이: 깊이가 5cm인 냄비 속의 물은 98℃에서 끓고 있으므로 아래와 같이 ees를 이용하면 냄비 바닥 면에서의 포화 압력은 다음과 같다.



따라서 5cm 깊이의 냄비 바닥의 포화 압력은 다음과 같다.

그러므로 대기압은 다음과 같이 계산되고,

깊이가 40cm인 냄비의 바닥 면에서의 압력은 다음과 같다.

그러므로 ees를 이용하여 포화온도를 구하면 다음과 같다.

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문제 3-43


가정: 주어진 평균 대기압은 일정하고 균일하며, 냄비 안의 액체는 순수한 물이라고 가정한다.

풀이: 주어진 평균 대기압에서 포화 온도는 ees를 이용하여 구할 수 있다. 아래와 같이 Property Plot 아이콘을 선택하거나 메뉴의 Plots > Property Plot을 선택한다.

Property Plot Information 창에서 아래와 같이 원하는 유체를 찾아서 선택한 후

Type을 선택하고 주어진 압력에서의 값을 알아내기 위해 압력 값을 설정 한 후 OK를 선택한다.

아래와 같이 물에 대한 T-s 온도-엔트로피 선도를 얻을 수 있으며, 그래프를 우클릭 또는 더블클릭하거나 메뉴의 Plots > Modify Plot을 선택한다.

Modify Plot에서 주어진 압력을 선택한 후 Get Data를 선택하면 Lookup Table Name을 설정한다.

다음과 같이 선택한 선도에 대한 값을 얻을 수 있으며, 아래와 같이 주어진 압력에서 포화 온도를 구할 수 있다.

따라서 포화 온도는 다음과 같다.


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3-39.docx



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문제 3-39


문제 3-38을 고도가 1500m에서의 압력에서 다시 계산한다.

가정: 스테인리스 스틸 냄비에는 순수한 물만 들어있으며 끓는 상태이다. 주어진 고도에서 대기압은 84.5kPa이다.

풀이: 스테인리스 스틸 냄비 안의 물은 84.5kPa에서 끓고 있고 이때 물의 비등 온도는 95℃이므로 온도에 대한 포화-물 표 TABLE A-4 Saturated water-Temperature table을 참고하면 증발엔탈피는 다음과 같다.


이때 버너에 의해 발생된 열의 60%가 비등하는 물에 전달되므로 물로 전달되는 에너지는 다음과 같고,

물의 증발률은 다음과 같이 계산된다.


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