귀여운 촌아의 작은상자

열역학 3-94.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 3-94

주어진 압력과 비체적에서 R-134a의 온도를 이상기체 방정식, van der Waals 식, 냉매표를 이용하여 구한다.

가정: (a)에 대해 R-134a는 이상기체로 가정하며, 압력과 비체적은 일정하게 유지된다.

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

R-134a(Tetrafluoroethane)의 기체 상수와 임계점을 구하면 다음과 같고,

(a) 용기 내의 R-134a가 이상기체라고 가정했을 때, 용기 내의 온도는 다음과 같이 계산되고,

(b) van der Waals 상태방정식을 이용하면 용기 내의 온도는 다음과 같이 계산되며,

(c) 문제에 주어진 R-134a를 과열 상태라고 가정하고 부록의 과열 R-134a표 Superheated refrigerant-134a TABLE A-13을 참고하면

주어진 압력과 비체적에서 온도는 다음과 같다.

열역학 3-85.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 3-85

이상기체 방정식, 일반화된 압축성 도표를 이용하여 R-134a의 압력을 계산하고, 냉매표의 값과 비교한다.

가정: 용기 내의 체적은 일정하고 (a)에 대하여 R-134a는 이상기체로 가정한다.

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

Tetrafluoroethane(R-134a)의 기체 상수와 임계점은 다음과 같다.

(a) 따라서 주어진 상태에서 R-134a를 이상기체라고 할 때, 이상기체 상태 방정식을 이용하여 압력을 계산하면 다음과 같다.

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

환산온도와 가환산비체적을 계산하면 다음과 같고,

(b) 낮은 환산압력에 대한 도표인 FIGURE A-15 (a)참고하면 환산압력은 다음과 같다.

그러므로 압력은 다음과 같이 계산된다.

(c) 부록의 냉매표인 과열 R-134a 표 Superheated refrigerant-134a TABLE A-13을 참고하면 과열 R-134a의 압력은 다음과 같다.

냉매표의 압력값이 가장 정확하므로 이를 기준으로 (a)와 (b)의 오차를 계산하면 각각 다음과 같이 계산된다.

열역학 3-82.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 3-82

이상기체 방정식, 일반화된 압축성 도표, R-134a에 대한 데이터를 이용하여 비체적을 계산한다.

가정: (a)에 대하여 R-134a는 이상기체로 가정한다.

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

Tetrafluoroethane(R-134a)의 기체 상수와 임계점은 다음과 같다.

(a) 따라서 주어진 상태에서 R-134a를 이상기체라고 할 때, 이상기체 상태 방정식을 이용하여 비체적을 계산하면 다음과 같다.

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

환산압력과 환산온도를 계산하면 다음과 같고,

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

그러므로 비체적은 다음과 같이 계산된다.

(c) 부록의 증기표인 과열 R-134a 표 Superheated refrigerant-134a TABLE A-13을 참고하면 과열 R-134a의 비체적은 다음과 같다.

과열 R-134a 표의 비체적 값이 가장 정확하므로 이를 기준으로 (a)와 (b)의 오차를 계산하면 각각 다음과 같이 계산된다.

3-51.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 3-51

용기에 일정 온도의 R-134a가 들어 있을 때, 압력과 총 내부에너지, 액체상의 체적을 계산한다.

가정: 평형 상태이며, 용기의 체적은 일정하고 밀폐되어 있다.

풀이: 용기 내에 있는 R-134a의 비체적은 다음과 같다.

이때 부록의 온도에 대한 포화 R-134a 표 Saturated refrigerant-134a-Temperature table TABLE A-11를 참고하면

-20℃에서 포화 증기와 포화 액의 비체적과 내부에너지는 다음과 같고,

문제에 주어진 R-134a의 비체적은 포화 액과 포화 증기에 대한 비체적 사이에 있는 값이므로 포화 액-증기 혼합상태이다.

(a) 따라서 용기 내의 압력은 포화 압력이 된다.

용기 내의 R-134a의 건도는 다음과 같이 계산되고

(b) 따라서 총 내부에너지는 다음과 같다.

(c) 액체상의 질량은 다음과 같이 계산되므로

액체상의 체적은 다음과 같다.

3-49.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 3-49

R-134a가 들어 있는 용기의 체적과 총 내부에너지를 계산한다.

가정: 용기의 체적은 일정하고 밀폐되어 있다.

풀이: 부록의 압력에 대한 포화 R-134a 표 Saturated refrigerant-134a-Pressure table TABLE A-12를 참고하면 주어진 압력에서 포화 온도는 다음과 같다.

따라서 주어진 용기 내의 R-134a는 과열 증기 상태임을 알 수 있다. 과열 R-134a 표 Superheated refrigerant-134a TABLE A-13을 참고하면

주어진 온도와 압력에서 비체적과 질량 당 내부에너지는 다음과 같다.

그러므로 R-134a가 2kg이 들어있는 용기의 체적과 총 내부에너지는 다음과 같다.

3-35.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 3-35

피스톤의 질량이 일정하고 자유롭게 움직일 수 있는 피스톤-실린더 장치의 R-134a에 열이 전달될 때,

최종 압력과 실린더 체적 변화, 엔탈피 변화를 계산한다.

가정: 피스톤과 실린더 사이의 마찰은 고려하지 않는다. 대기압과 중력 가속도는 일정하고 균일하다.

풀이: 먼저 대기압과 피스톤의 질량에 의해 실린더 내부의 R-134a에 가해지는 압력은 다음과 같이 계산된다.

(a) 피스톤은 자유로이 움직일 수 있으므로 실린더 내부의 압력은 항상 일정하다. 따라서 최종압력은 다음과 같다.

열이 가해지기 전에 부록의 온도에 대한 포화 R-134a 표 TABLE A-11을 참고하면 주어진 온도에서 포화압력은 다음과 같다.

실린더 내부의 압력은 포화압력보다 낮으므로 과열증기 상태이다. 하지만 주어진 과열증기표에는 해당 압력에 대한 상태량 값이 없으므로 ees를 참고한다.

메뉴에서 예제 EES Example Problems의 Properties, thermodynamic을 선택한 뒤

아래와 같이 상태량 계산기 Property calculator를 실행한다.

Select a fluid 탭에서 구하고자 하는 유체인 R-134a를 선택한 뒤

압력과 온도를 입력하고 계산 Calculate를 선택한다.

계산 완료 메시지 출력 후

아래와 같이 주어진 압력, 온도에서 상태 및 상태량을 알 수 있다.

따라서 가열하기 전과 후의 압력과 온도에 대한 비체적과 엔탈피는 각각 다음과 같다.

(b) 그러므로 가열 전과 후의 체적 변화는 다음과 같이 계산된다.

(c) 피스톤-실린더 장치 내의 R-134a의 엔탈피 변화는 다음과 같이 계산된다.

열역학 3-30.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

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-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

McGraw-Hill

문제 3-30

R-134a에 대한 내부에너지 및 상태, 상태량을 구한다.

풀이: 부록의 온도에 대한 포화 R-134a Saturated refrigerant-134a-Temperature table 표 TABLE A-11를 참고하면

20℃에 대한 포화액과 포화증기의 내부에너지는 다음과 같다.

문제에 주어진 내부에너지는 포화액과 포화증기의 내부에너지 값의 사이에 값이므로 포화 액-증기 혼합물 상태이다.

그러므로 포화압력은 다음과 같다.

주어진 상태는 포화액 상태이므로 부록의

온도에 대한 포화 R-134a Saturated refrigerant-134a-Temperature table 표 TABLE A-11를 참고하면

-12℃에 대한 포화압력과 내부에너지는 다음과 같다.

부록의 압력에 대한 포화 R-134a Saturated refrigerant-134a-Pressure table 표 TABLE A-12를 참고하면

400kPa에 대한 포화증기의 내부에너지는 다음과 같고,

문제에 주어진 내부에너지는 포화증기의 내부에너지보다 크므로 과열증기 상태이다.

따라서 부록의 R-134a 과열증기 Superheated refrigerant-134a 표에 주어진 값은 다음과 같고,

두 상태량 사이는 선형으로 가정하여 문제에 주어진 내부에너지와 압력에서 과열증기의 온도는 다음과 같다.

부록의 온도에 대한 포화 R-134a Saturated refrigerant-134a-Temperature table 표 TABLE A-11를 참고하면

8℃에 대한 포화압력은 다음과 같다.

문제에 주어진 압력은 포화압력보다 높으므로 압축액 상태이다. 문제에 주어진 압력은 비교적 매우 높이 않으며,

내부에너지는 압력에 큰 영향을 받지 않으므로 포화액으로 근사할 수 있다. 따라서 압축액의 내부에너지는 다음과 같다.

열역학 3-29.docx

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-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

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문제 3-29

풀이: 부록의 온도에 대한 포화 R-134a Saturated refrigerant-134a-Temperature table 표 TABLE A-11를 참고하면 -8℃에 대한 포화압력은 다음과 같다.

문제에 주어진 압력 포화압력보다 높으므로 압축액 상태이다.

문제에 주어진 압력은 포화압력보다 조금 높으므로 포화액 상태로 근사할 수 있으므로 비체적은 다음과 같다.

부록의 온도에 대한 포화 R-134a Saturated refrigerant-134a-Temperature table 표 TABLE A-11를 참고하면

30℃에서 포화액과 포화증기에 대한 비체적은 다음과 같다.

문제에 주어진 비체적은 포화액과 포화증기에 대한 비체적 값의 사이에 있으므로 포화 액-증기 혼합물 상태이다.

따라서 포화압력은 TABLE A-11을 참고하여 다음과 같다.

주어진 R-134a의 상태는 포화증기 상태이므로 부록의 압력에 대한 포화 R-134a Saturated refrigerant-134a-Pressure table 표 TABLE A-12를 참고하면

180kPa에 대한 포화온도는 다음과 같고,

포화증기의 비체적은 다음과 같다.

부록의 온도에 대한 포화 R-134a Saturated refrigerant-134a-Temperature table 표 TABLE A-11를 참고하면 80℃에 대한 포화압력은 다음과 같다.

문제에 주어진 압력은 포화압력보다 낮으므로 과열증기 상태이다. 따라서 부록의 R-134a 과열증기 Superheated refrigerant-134a 표를 참고하여

80℃, 0.6MPa에서의 비체적은 다음과 같다.