귀여운 촌아의 작은상자

열역학 2-112.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 2-112

주어진 풍속에서 일정한 rpm으로 회전하고 있는 풍력터빈의 발생 동력, 날개 끝 속도, 수입을 계산한다.

가정: 풍력 터빈은 정상상태로 가동된다고 가정한다.

공기는 풍력 터빈의 날개에 수직하게 불고 있으며, 공기의 밀도는 일정하고 균일하다.

풀이: 풍력 터빈의 날개를 통과하는 공기의 질량 유량은 다음과 같이 계산된다.

(a) 이 풍력 터빈의 효율은 35%이므로 생산되는 동력은 다음과 같다.

(b) 주어진 분당 회전수를 이용하여 날개 끝 속도는 다음과 같이 계산된다.

(c) 풍력 터빈의 연간 전력 생산량은 다음과 같고,

생산된 전력으로 연간 얻는 수입은 다음과 같다.

열역학 2-111.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 2-111

주어진 풍속에서 일정한 rpm으로 회전하고 있는 풍력터빈의 발생 동력, 날개 끝 속도, 수입을 계산한다.

가정: 풍력 터빈은 정상상태로 가동된다고 가정한다.

공기는 풍력 터빈의 날개에 수직하게 불고 있으며, 공기의 밀도는 일정하고 균일하다.

풀이: 풍력 터빈의 날개를 통과하는 공기의 질량 유량은 다음과 같이 계산된다.

(a) 이 풍력 터빈의 효율은 35%이므로 생산되는 동력은 다음과 같다.

(b) 주어진 분당 회전수를 이용하여 날개 끝 속도는 다음과 같이 계산된다.

(c) 풍력 터빈의 연간 전력 생산량은 다음과 같고,

생산된 전력으로 연간 얻는 수입은 다음과 같다.

열역학 2-70.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 2-70

대형 풍력 터빈에 일정한 풍속으로 바람이 불 때, 풍력 터빈의 전체 효율과 24시간 동안 생산되는 에너지량과 수입을 계산한다.

가정: 바람은 일정하고 균일하게 불고 있다. 공기의 밀도는 일정하다.

풍력 터빈으로 불어오는 공기의 역학적 에너지는 모두 전력으로 생산된다고 가정한다.

풀이: 풍력 터빈을 통과하는 바람의 역학적 에너지는 운동 에너지 형태뿐이며, 바람의 운동 에너지는 모두 터빈으로 전달된다.

이 때 풍력 터빈으로 들어가는 질량 유량은 다음과 같고,

풍력 터빈에서 생산되는 전력은 다음과 같다.

따라서 24시간 동안 생산되는 에너지량은 다음과 같고,

하루 동안의 수입은 다음과 같다.

열역학 2-66.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 2-66

일정한 질량 유량의 바람이 풍력 터빈으로 흘러가며 터빈의 회전 속도도 일정할 때, 공기의 평균 속도와 터빈의 변환 효율을 계산한다.

가정: 바람의 질량 유량은 일정하고 균일하며, 터빈의 회전 속도 또한 일정하다. 공기의 밀도는 일정하다.

바람의 역학적 에너지는 모두 터빈으로 전달된다고 가정한다.

풀이: 풍력 터빈의 분당 회전수와 날개 끝단 속도를 이용하여 터빈 날개의 직경을 구하면 다음과 같다.

(a) 따라서 공기의 평균속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

공기의 역학적 에너지는 운동 에너지만 가지고 있으며, 단위 질량 당 운동 에너지는 다음과 같다.

(b) 따라서 터빈의 변환 효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

열역학 2-64.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 2-64

바람이 일정하게 불고 있는 지점에서 공기의 단위 질량 당 역학적 에너지와 풍력 터빈을 이용한 생산 가능 전력과 효율에 따른 실제 전력 생산량을 계산한다.

가정: 바람은 일정하고 균일하게 불고 있다. 발전 설비의 효율과 공기의 밀도는 일정하다. 바람의 역학적 에너지는 모두 터빈으로 전달된다고 가정한다.

풀이: 바람의 역학적 에너지는 운동 에너지만 가지고 있으며, 단위 질량 당 운동 에너지는 다음과 같다.

이 때 직경 50m의 터빈을 통과하는 공기의 질량 유량은 다음과 같다.

그러므로 바람의 역학적 에너지를 모두 전력으로 생산할 수 있다면 생산 가능한 전력은 다음과 같이 계산된다.

이때 풍력 발전 설비의 전체 효율이 30%라면 전력 생산량은 다음과 같다.

열역학 2-10.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 2-10

일정한 속도로 바람이 부는 지점의 공기 단위 질량당 역학적 에너지와 풍력터빈에서 전력 생산 용량을 결정한다.

가정: 바람은 풍력 터빈 발전기의 날개에 수직하며 일정하고 균일하게 불고 있다고 가정한다. 공기의 밀도는 일정하고 균일하다.

풀이: 바람을 이용해서 풍력 터빈 발전기에서 전환할 수 있는 역학적 에너지는 운동에너지뿐이다.

따라서 공기의 단위 질량당 역학적 에너지는 다음과 같다.

이때 풍력 터빈 날개를 통과하는 공기의 질량 유량은 다음과 같다.

그러므로 전력 생산 용량은 다음과 같다.