열역학에너지관리기사 · 2016년03월06일 · 23/100
23.랭킨 사이클로 작동되는 발전소의 효율을 높이려고 할 때 증기터빈의 초압과 배압은 어떻게 하여야 하는가?
1
초압과 배압 모두 올림
2
초압을 올리고 배압을 낮춤정답
3
초압은 낮추고 배압을 올림
4
초압과 배압 모두 낮춤
해설
보일러에서 가열된 고온/고압증기는 가지고 있던 열과 압력 에너지를 증기터빈을 돌리는 동력 에너지로 변환하며 소진. 에너지를 잃은 저온/저압증기는 복수기에서 냉각/응축되어 액체상태인 응축수(= 복수)로 바꿔 저장했다가 다시 보일러로 공급. 증기터빈은 보일러에서 만들어진 고온 고압의 증기가 압력이 낮은 방향으로 흐르는 과정에 증기터빈 회전날개들을 더 강하게 충돌 하며 밀고 지나가는 충동력, 회전날개 주변을 휘감으며 흘러지나가 회전날개 위와 아래면 사이에 압력차를 형성하며 비행기 양력처럼 날개를 끌어당기는 반동력으로... 증기가 가지고 있던 열과 압력 에너지를 뽑아내터빈을 돌리는 운동에너지로 바꿈. 증기터빈의 입구에 가해지는 압력인 초압을 높일수록 증기의 유속이 빨라져(증기 흐름이 강해져) 회전날개에 부딪히며 흘러지나가는 증기가 더 강하게 충돌하며 충동력이 커지고, 출구로 빠져나가는 증기에 가해지는 압력인 배압을 낮추면 초압과 동일하게 유속과 흐름이 강해져 충동력도 커지지만 증기압력이 대기압 근처 수준이거나 대기압보다 낮은 부압 환경에선 증기압력이 낮아지는 만큼 증기의 체적(부피)가 급격하게 팽창해 회전날개에 같은 1kg의 증기가 흘러 지나가더라도 압력이 낮아 체적이 큰 증기가 회전날개 주변을 흘러지갈때 유체역학적으로 더 강한 양력(반동력)을 만듬. 높은 초압과 낮은 배압이 만들어내는 압력차는 증기터빈 출력과 효율을 높이게 된다.