흐름이 보이는 원자력기사 시험에서 꼭 나오는 요점 요약 정리 5. 원자력 열역학 및 유체역학 2

5. 원자력 열역학 및 유체역학 2

 

(3) 베르누이 정리의 응용

 

① 토리첼리의 정리

③ 벤츄리관(베르누이의 정리를 이용)

4) 압력강하(손실수두)

(1) 하겐-포아즈이유의 법칙

 

• 층류에만 적용

 

(2) 패닝의 법칙

• 난류에만 이용

 

(3) 달시-웨버의 법칙

• 층류, 난류 모두 적용

 

3. 발전소의 원리

 

1) 열기관

(1) 개요

• 일은 에너지의 다른 형태로 쉽게 변환될 수 있으나, 다른 형태의 에너지를 일로 변환하는 것은 쉽지 않다.

-> 특별한 과정을 거쳐 물질의 열에너지를 기계적인 일로 변환할 수 있는데 이를 열기관에 의해 이루어진다.

• 열기관의 특성은 다음과 같다.

-> 높은 열원(핵분열 반응 에너지)으로부터 열을 받는다.

-> 이 열의 일부를 일로 변환한다.

-> 남은 열을 대기 또는 바닷물 등의 저온 열원으로 방출한다.

 

• 열기관은 이러한 프로세스가 지속적인 사이클로 작동해야 한다.

-> 이러한 사이클에서 열을 흡수, 방출하는 유체를 작동 유체(Working Field)라고 한다.

Qout(QL) = 저온의 열원으로 응축기를 통해 방출되는 양

Qin(QH) = 고온의 열원으로부터 물에 공급된 열량

Wout = 터빈에서 증기가 팽창하며 외부로 전달된 일량

Win = 복수를 고온 열원의 압력까지 가압시키는데 필요한 일량

 

(2) 카르노사이클(Carnot Cycle)

 

① 개요

• 1824년 프랑스 공학자 니콜라 레오나르 사피 카르노가 고안한 열기관으로 두 개의 가역단열과정과 등온팽창과정으로 이루어진 열기관이다.

-> 가장 이상적인 사이클로 열기관 중 최대의 효율을 보인다.

 

② 순환과정

• 2->3 (등온팽창) : 고온 열원에서 열량을 흡수한다.

• 3->4 (단열팽창) : 받은 열량만큼 일을 수행하면서 내부에너지가 감소한다.

• 4->1 (등온압축) : 저온 열원으로 남은 열을 방출한다.

• 1->2 (단열압축) : 외부에서 일을 받고 그 만큼 내부에너지가 증가한다.

 

(3) 랭킨사이클(Rankine Cycle)