열역학 Thermodynamics 5th Edition 연습문제 3-106
나의 풀이/열역학 2017. 5. 17. 05:49 |
열역학 3-106.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 3-106
압축성 인자를 고려하여 일정 압력 하에서 냉각되는 피스톤 실린더 장치에 채워진 수증기의 체적변화를 계산하고 실제 값과 비교한다.
가정: 피스톤 실린더 장치 내의 압력은 항상 일정하다.
풀이: 압축성인자를 구하기 위해 부록의 몰 질량, 기체 상수와 임계점 물성치 Moral mass, gas constant, and critical-point properties TABLE A-1을
참고하여 수증기의 기체 상수와 임계 온도, 임계 압력을 구하면 다음과 같고,
처음 상태와 나중 상태에서의 환산 압력과 환산 온도를 구하면 다음과 같다.
따라서 낮은 환산 압력에 대한 도표인 부록의 FIGURE A-15 (a)를 참고하면 압축성 인자값은 각각 다음과 같고,
이상기체 방정식을 이용하여 각각의 체적을 계산하면 다음과 같다.
그러므로 압축성 인자를 이용한 체적 변화는 다음과 같다.
실제 값과 비교하기 위해 부록의 과열 증기표 Superheated water TABLE A-6을 참고하면 비체적은 각각 다음과 같고,
실제 체적 변화는 다음과 같다.
따라서 실제 값과 비교하면 오차는 1% 정도이다.
추가: EES를 이용하여 위 문제를 해결하면 다음과 같다.
EES의 일반 기체 상수와 수증기의 몰 질량을 이용하여 수증기의 기체 상수를 사용하고 T_crit(), P_crit() 함수를 이용하여
임계 온도, 임계 압력으로 환산 온도와 환산 압력을 계산한 후 COMPRESS() 함수로 압축성 인자를 알아낸다.
Volume() 함수를 이용하면 주어진 온도와 압력에서 수증기의 실제 비체적을 구할 수 있다.
추가: EES에서는 단위를 자동으로 할당하고 조절, 계산하지만 종종 원하지 않는 단위나 계산 및 결과에서 확실한 단위 도출을 위해
아래와 같이 Convert() 함수를 이용할 수 있다. 위와 같이 [kJ/kPa]을 같은 [m3]으로 변환하기 위해 아래처럼 Convert() 함수를 이용한다.
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