O₂

열, 냉각제, 증기 터빈의 한계

보통

열용량을 계산하고 냉각제를 고른 뒤 터빈 본체가 가동 가능한 온도를 유지하세요.

열용량은 저장하고 열전도도는 전달한다

비열은 일정한 질량의 온도를 바꾸는 데 필요한 에너지를 나타냅니다. 열전도도는 열 전달을 나타내며 저장할 수 있는 열량과는 다릅니다. 큰 웅덩이는 질량과 비열이 모두 높아 많은 열을 흡수할 수 있습니다. 하지만 열을 없애는 장치가 아니라 비축 공간입니다.

원소비열열전도도
4.179 DTU/g/°C0.609 DTU/m/s/°C
오염된 물4.179 DTU/g/°C0.58 DTU/m/s/°C
석유1.76 DTU/g/°C2 DTU/m/s/°C
초냉각제8.44 DTU/g/°C9.46 DTU/m/s/°C

같은 상을 유지하는 단일 물질에서는 열량(kDTU) = 질량(kg) × 비열(DTU/g/K) × 온도 변화(K)입니다. 물 1,000 kg을 10도 데우려면 41,790 kDTU가 필요합니다. 다른 열교환이 없다면 초당 10 kDTU를 계속 가할 때 4,179초, 즉 6.965주기가 걸립니다.

열액체조화기는 주변으로 열을 옮긴다

열액체조화기는 통과하는 액체의 온도를 14도 낮추고 작동 중 1,200 W를 소비합니다. 물을 초당 10 kg 처리하면 액체에서 초당 585.06 kDTU를 옮깁니다. 그 열은 장치 주변으로 들어가므로 열을 처리할 곳이 없으면 주변이 뜨거워집니다. 온도 변화와 정격 전력이 같아도 냉각제 비열이 다르면 옮기는 열량이 달라집니다.

터빈 본체의 작동 한계 지키기

증기 터빈의 증기 흡입 기준은 125 °C이며 본체의 최대 작동 온도는 100 °C입니다. 두 조건은 서로 다릅니다. 최대 유량에서는 증기를 초당 2 kg까지 받아 95 °C의 로 내보내고 최대 850 W를 생산합니다. 200 °C 증기가 최대 유량으로 들어오면 정격 출력에 도달하며, 더 뜨겁다고 전력 상한이 없어지지는 않습니다.

터빈은 작동 중 기본 초당 4 kDTU와 증기에서 제거한 열의 10%를 본체 열로 더합니다. 증기를 공급하는 것뿐 아니라 본체도 냉각해야 합니다. 훨씬 높은 손상 과열 온도를 작동 한계로 사용하지 말고, 열액체조화기와 펌프의 소비를 빼기 전에 터빈 출력을 모두 순이익으로 계산하지 마세요.

상변화는 별도 계산이다

상변화 온도뿐 아니라 변환되는 물질도 확인하세요. 일부 변화에서는 여러 물질이 생깁니다. 배관 안에서 얼거나 끓은 냉각제는 설계한 액체가 더 이상 아닙니다. 입구 온도만 보지 말고 열액체조화기가 낮추는 전체 온도 폭까지 여유를 두세요.

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