열역학 객관식 예제 1 1~40번 : 총 16점, 41~46 : 6점 = 22점 1. 표준 냉동 사이클의 냉매 상태변화에 대한 설명으로 틀린 것은? ① 압축 과정 – 온도 상승 ② 응축 과정 – 압력불변 ③ 과냉각 과정 – 엔탈피 감소 ❹ 팽창 과정 – 온도불변 2. 재열 및 재생 사이클에 대한 설명 중 맞는 것 은? ③ ① 재생 사이클은 터빈 출구 건도를 증가시킨다. ② 재열 사이클은 터빈 출구의 건도를 감소시킨다. ③ 추기재생 사이클의 단수가 너무 많으면 효율의 증가에 따른 에너지 절약의 효과보다 추가적인 장비의 가격이 높아져서 경제성이 떨어진다. ④ 개방형 급수가열기를 이용한 재생사이클에서는 급수가열기와 동일한 숫자의 급수펌프가 필요하 다. 3. 다음 선도와 같이 응축온도만 변화하였을 때 각 사이 클의 특성 비교로 틀린 것은? (단, 사이클 A : (A B - C - D – A), 사이클 B : (A – B’- C’ - D’ A), 사이클 C : (A – B” - C” - D” - A)이다.) 15% 일 때 그 마찰 손실에 의해서 시간당 발생하 는 열량은 약 몇 kJ인가? ① 2.25 ② 25 ③ 810 ❹ 8100 10. 어느 발명가가 바닷물로부터 매시간 1800kJ의 열량 을 공급받아 0.5kW 출력의 열기관을 만들었다고 주장한다면, 이 사실은 열역학 제 몇 법칙에 위 반 되겠는가? ① 제 0법칙 ② 제 1법칙 ❸ 제 2법칙 ④ 제 3법칙 11. 랭킨 사이클로 작동되는 증기동력 발전소에서 20MPa, 45˚C의 물이 보일러에 공급되고, 응축기 출구에서의 온도는 20˚C, 압력은 2.339kPa이다. 이 때 급수펌프에서 수행하는 단위질량당 일은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 20˚C에서 포화액 비체적 은 0.001002m3/kg, 포화증기 비체적은 57.79m3/kg이며, 급수 펌프에서는 등엔트로피 과 정으로 변화한다고 가정한다.) ① 0.4681 ❷ 20.04 ③ 27.14 12. 가스터빈으로 구동되는 동력 ② 압축일량 : 사이클C ＞ 사이클B ＞ 사이클A 발전소의 4. 추기가열사이클의 최적 추기량은? 2 ① 랭킨 사이클 효율의 증가에 따라 감소한다. ① 불꽃 점화 기관의 공기 표준 사이클이다. ② 연소과정을 정적 가열과정으로 간주한다. ③ 압축비가 클수록 효율이 높다. ❹ 효율은 작업기체의 종류와 무관하다. 19. 증기 터빈의 입구 조건은 3MPa, 350℃이고 출구의 압력은 30kPa이다. 이때 정상 등엔트로피 과정 으로 가정할 경우, 유체의 단위 질량당 터빈에 서 발생되는 출력은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 표 에서 h는 단위질량당 엔탈피, s는 단위질량당 엔트로피이다.) 출력이 10MW이고 열효율이 25%라고 한다. 연료의 발열량 이 45000kJ/kg이라면 시간당 공급해야 할 연료량은 약 몇 kg/h 인가? ❶ 3200 ② 6400 ③ 8320 ④ 12800 13. 어떤 냉장고의 소비전력이 2kW이고, 이 냉장고의 응축기에서 방열되는 열량이 5kW라면, 냉장고 의 성적계수는 얼마인가? (단, 이론적인 증기압 축 냉동사이클로 운전된다고 가정한다.) ① 0.4 ② 1.0 ❸ 1.5 ④ 2.5 ① ② ❸ 냉동효과 : 사이클C ＞ 사이클B ＞ 사이클A ④ 성적계수 : 사이클C ＜ 사이클B ＜ 사이클A 18. 오토(Otto) 사이클에 관한 일반적인 설명 중 틀린 것은? ④ 1020.6 14. 이론적인 카르노 열기관의 효율(η)을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, 고열원의 절대온도는 TH, 저열 원의 절대온도는 TL이다.) ① 압축비 : 사이클C ＞ 사이클B ＞ 사이클A 점을 각각 0과 100으로 부여한 온도척도이다. ❹ 화씨 온도 F와 절대온도 K사이에는 K=F+273.15 의 관계가 성립한다. ❸ ① 679.2 ② 490.3 ❸ 841.1 ④ 970.4 20. 카르노 열펌프와 카르노 냉동기가 있는데, 카르노 열펌프의 고열원 온도는 카르노 냉동기의 고열원 온도가 같고, 카르노 열펌프의 저열원 온도는 카 르노 냉동기의 저열원 온도와 같다. 이때 카르로 열펌프의 성적계수(COPHP)와 카르노 냉동기의 성 적계수(COPR)의 관계로 옳은 것은? ❶ COPHP = COPR + 1 ④ ② COPHP = COPR - 1 15. 그림의 랭킨 사이클(온도(T)-엔트로피(s)선도)에서 각각의 지점에서 엔탈피는 표와 같을 때 이 사이 클의 효율은 약 몇 % 인가? ③ COPHP = 1/COPR + 1 ④ COPHP = 1/COPR – 1 ② 랭킨 사이클 효율의 증가에 따라 증가한다. 21. 그림과 같은 Rankine 사이클의 열효율은 약 몇 % 인가? (단, h1 = 191.8kJ/kg, h2 = 193.8kJ/kg, h3 = 2799.5kJ/kg, h4 = 2007.5kJ/kg 이다.) ③ 랭킨 사이클 효율에 영향을 받지 않는다. ④ 랭킨사이클의 출력이 증가하면 감소한다. 5. 냉동능력이 7kW인 냉동장치에서 수냉식 응축기의 냉 각수 입·출구 온도차가 8℃인 경우, 냉각수의 유량 (kg/h)은? (단, 압축기의 소요동력은 2kW이다.) ① 630 ② 750 ③ 860 ❹ 964 6. 다음 냉동에 관한 설명으로 옳은 것은? ① 팽창밸브에서 팽창 전후의 냉매 엔탈피 값은 변 한다. ❷ 단열 압축은 외부와 열의 출입이 없기 때문에 단 열 압축 전후의 냉매 온도는 변한다. ③ 응축기내에서 냉매가 버려야 하는 열은 현열이 다. ④ 현열에는 응고열, 융해열, 응축열, 증발열, 승화 열 등이 있다. ❶ 33.7% ② 28.4% ③ 25.2% ④ 22.9% 16. 그림과 같이 상태 1, 2 사이에서 계가 1→A→2→B →1 과 같은 사이클을 이루고 있을 때, 열역학 제1 법칙에 가장 적합한 표현은? (단, 여기서 Q는 열량, W는 계가 하는 일, U는 내부에너지를 나타낸다.) ① 복수기의 압력을 저하시킨다. ② 보일러 압력을 상승시킨다. ③ 재열(reheat) 장치를 사용한다. ❹ 터빈 출구 온도를 높인다. ① dU = δQ + δW ② ΔU = Q - W ❸ ④ 8. 다음 중 냉매의 구비조건으로 틀린 것은? ② 응축 압력이 높지 않을 것 ③ 비열비가 작을 것 ④ 증발열이 클 것 17. 다음 온도에 관한 설명 중 틀린 것은? ① 온도는 뜨겁거나 차가운 정도를 나타낸다. ② 열역학 제0법칙은 온도 측정과 관계된 법칙이다. 9. 출력 15kW의 디젤 기관에서 마찰 손실이 그 출력의 ② 39.7% ③ 46.9% ④ 54.1% 22. 이상적인 증기-압축 냉동사이클에서 엔트로피가 감 소하는 과정은? ① 증발과정 ② 압축과정 ③ 팽창과정 ❹ 응축과정 23. 냉동실에서의 흡수 열량이 5 냉동톤(RT)인 냉동기의 성능계수(COP)가 2, 냉동기를 구동하는 가솔린 엔진의 열효율이 20%, 가솔린의 발열량이 43000kJ/kg 일 경우, 냉동기 구동에 소요되는 가솔린의 소비율은 약 몇 kg/h인가? (단, 1 냉 동톤(RT)은 약 3.86kW 이다.) 7. 랭킨 사이클의 열효율을 높이는 방법으로 틀린 것은? ❶ 증발 압력이 대기압보다 낮을 것 ❶ 30.3% ③ 섭씨온도는 표준 기압하에서 물의 어는점과 끓는 ① 1.28 kg/h ② 2.54 kg/h ❸ 4.04 kg/h ④ 4.85 kg/h 24. 송풍량 2500m3/h 공기(건구온도 12℃, 상대습도 60%)를 20℃까지 가열하는 데 필요로 하는 열 량은? (단, 처음 공기의 비체적 v = 0.815m3/kg, 가열 전후의 엔탈피는 각각 h1 = 6kcal/kg, h2 = 8kcal/kg 이다.) ❷ 열효율이 디젤사이클 보다 좋다. ③ 증기압 대 온도 곡선 ③ 불꽃점화 기관의 이상사이클이다. ④ 온도변화에 대한 부피변화의 비 ④ 열의 공급(연소)이 일정한 체적하에 일어난다. 34. 압축비가 7.5 이고, 비열비 k=1.4인 오토 사이클의 열효율은? ① 4075kcal/h ② 5000kcal/h ❸ 6135kcal/h ④ 7362kcal/h 43. 절대 온도가 0에 접근할수록 순수 물질의 엔트로피 는 0에 접근한다는 절대 엔트로피 값의 기준을 규정한 법칙은? ① 48.7% ② 51.2% ① 열역학 제 0법칙이다.② 열역학 제 1법칙이다. ❸ 55.3% ④ 57.6% ③ 열역학 제 2법칙이다.❹ 열역학 제 3법칙이다. 44. 이상기체에 대한 관계식 중 옳은 것은? (단, Cp, Cv 25. 과열, 과냉이 없는 이상적인 증기압축 냉동사이클에 서 증발온도가 일정하고 응축온도가 내려 갈수 록 성능계수는? 35. 다음 중 이상 랭킨 사이클과 카르노 사이클의 유사 성이 가장 큰 두 과정은? 는 정압 및 정적 비열, k는 비열비이고, R은 기체 상수이다.) ① 등온가열, 등압방열 ❷ 단열팽창, 등온방열 ③ 단열압축, 등온가열 ④ 단열팽창, 등적가열 ❶ 증가한다. ① Cp=Cv-R ② ❸ ④ ② 감소한다. ③ 일정하다. ④ 증가하기도 하고 감소하기도 한다. 36. 랭킨사이클을 구성하는 요소는 펌프, 보일러, 터빈, 응축기로 구성된다. 각 구성 요소가 수행하는 열역 학적 변화과정으로 틀린 것은? ① 펌프 : 단열 압축 ② 보일러 : 정압 가열 ③ 터빈 : 단열 팽창 ❹ 응축기 : 정적 냉각 26. 공기표준 Brayton 사이클에 대한 설명 중 틀린 것 은? ① 단순 가스터빈에 대한 이상사이클이다. ❷ 열교환기에서의 과정은 등온과정으로 가정한다. ③ 터빈에서의 과정은 가역 단열팽창과정으로 가정 한다. 45. 대기압 하에서 물질의 질량이 같을 때 엔탈피의 변 화가 가장 큰 경우는? ❶ 100℃ 물이 100℃ 수증기로 변화 37. 냉동능력 1RT로 압축되는 냉동기가 있다. 이 냉동기 에서 응축기의 방열량은? (단, 응축기의 방열량 은 냉동능력 의 1.2배로 한다.) ① 3.32kW ② 3.98kW ③ 4.22kW ❹ 4.63kW ② 100℃ 공기가 200℃ 공기로 변화 ③ 90℃의 물이 91℃ 물로 변화 ④ 80℃의 공기가 82℃ 공기로 변화. ④ 터빈에서 생산되는 일의 40% 내지 80%를 압축 기에서 소모한다. [일반적으로 미국 냉동통을 기준하면 3.51kW로 1. 27. 오토사이클(Otto cycle)의 압축비 ε = 8 이라고 하 면 이론 열효율은 약 몇 %인가? (단, k = 1.4 이다.) 4.63kW도 정답인정합니다. ] , 국내에서는 1RT는 ❷ 열효율이 디젤사이클 보다 좋다. 3.86kW로 1USRT는 3.51kW로 구분한다하니, 향후 ③ 불꽃점화 기관의 이상사이클이다. 1RT는 3.86kW로 암기바랍니다. ④ 열의 공급(연소)이 일정한 체적하에 일어난다. ① 36.8% ② 46.7% ❸ 56.5% ④ 66.6% 배는 4.22kW이나, 앞 문제의 3.86kW를 기준하면 38. 다음 이론 냉동사이클의 p-h선도에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 냉동장치의 냉매순환량은 540 kg/h이다.)-숫자가 불문명하기에 전원 정답인정 28. 역 카르노사이클로 작동하는 증기압축 냉동 사이클 에서 고열원의 절대온도를 TH, 저열원의 절대온 도를 TL이라 할 때, TH/TL = 1.6이다. 이 냉동사 이클이 저열원으로부터 2.0kW의 열을 흡수한다 면 소요 동력은? ① 0.7kW ❷ 1.2kW ③ 2.3kW ④ 3.9kW 46. 오토사이클에 관한 설명 중 틀린 것은? ① 압축비가 커지면 열효율이 증가한다. 47. 최적화된 이상적 랭킨 사이클의 내용과 상관없 는 것은?2 ① 마찰은 없다. ② 온도차에 따른 열전달은 없다. ③ 파이프에 압력손실은 없다. ④ 파이프 연결부는 단열되어 있다. 48. 다음중 왕복기관에서 압축비의 올바른 설명은? 4 29. 오토사이클(Otto cycle)의 압축비 ε = 8 이라고 하 면 이론 열효율은 약 몇 %인가? (단, k = 1.4 이다.) ① 36.8% ❸ 56.5% ① 최대체적/전체체적 ② 최소체적/최대체적 ② 46.7% ① 냉동능력은 약 23.1RT이다. ③ (상사점에서 체적)/ (하사점에서 체적) ④ 66.6% ② 응축기의 방열량은 약 9.27kW이다. ④ (하사점에서 체적)/(상사점에서 체적) ❸ 냉동 사이클의 성적계수는 약 4.84이다. ④ 증발기 입구에서 냉매의 건도는 약 0.8이다. 30. 증기압축식 냉동기에는 다양한 냉매가 사용된다. 이 러한 냉매의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은? ① 냉매는 냉동기의 성능에 영향을 미친다. ② 냉매는 무독성, 안정성, 저가격 등의 조건을 갖추 어야 한다. ③ 우수한 냉매로 알려져 널리 사용되던 염화불화 탄 화수소(CFC) 냉매는 오존층을 파괴한다는 사실이 밝혀진 이후 사용이 제한되고 있다. ❹ 현재 CFC냉매 대신에 R-12(CCI2F2)가 냉매로 사 용되고 있다. 49. 오토싸이클은 정적싸이클이라고도 한다. 정적 변화는 이론싸이클중 어느때 일어나는가? 2 39. 성적계수인 COP에 관한 설명으로 틀린 것은? ① 압축 ② 연소 ① 이상 재열사이클의 열효율이 더 높다. ② 이상 재열사이클의 경우 터빈 출구 건도가 증가한 다. 50. 다음 설명에 대한 올바른 식은? 나 ❷ 열펌프의 성적계수는 일반적으로1보다 작다. (i) 포화압력과 온도의 기울기에 대한 설명 ③ 실제 냉동기에서는 압축효율도 COP에 영향을 미 친다. (ii) 잠열측정을 위한 식 (iii) 상변화중의 체적변화를구하기 위함. ④ 냉동사이클에서는 응축온도가 가능한 한 낮고, 증발온도가 높을수록 성적계수는 크다. 40. 연료 속에 들어있는 성분을 표시한 것 중 연소 에서 발열성에 속하는 것은 어느 것인 가? 4 ① 산소 ② 질소 ③ 회분 ④ 수소 <해설> 발열성 성분 : 수소(H), 황(S), 탄소(C) ③ 이상 재열사이클의 기기비용이 더 많이 요구된다. ❹ 이상 재열사이클의 경우 터빈 입구 온도를 더 높 일 수 있다. 41. 내연기관의 사바데사이클에 연료차단비를 1과 같게하면 효율은 어느 사이클과 같은가? 2 32. 성능계수(COP)가 0.8인 냉동기로서 7200 kJ/h로 냉 동하려면, 이에 필요한 동력은? ① 약 0.9 kW ② 약 1.6 kW ③ 약 2.0 kW ❹ 약 2.5 kW ① 디젤사이클 ② 오토사이클 ③ 랭킨사이클 ④같은 사이클이 없다 42. Clapeyron식을 이용하여 순수한 물질의 잠열 을 계산하는데 필요하지 않은 정보는? 4 33. 오토사이클에 관한 설명 중 틀린 것은? ① 압축비가 커지면 열효율이 증가한다. ④ 등온압축 ① 냉동기의 성능을 표시하는 무차원수로서 압축일 량과 냉동효과의 비를 말한다. ① Joule’s equation ③ Maxwell relation 31. 과열기가 있는 랭킨사이클에 이상적인 재열사이클을 적용할 경우에 대한 설명으로 틀린 것은? ③ 팽창 ① 상전이 온도 ② 상전이에 수반되는 부피변화 ② Clapeyron equation ④ Thomson’s equation