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가역정상유동일

reversible steady-flow work

 

 


가정 Assumption

개방계 open system                             

정상상태 정상유동 steady-state steady-flow

내적가역 과정 internally reversible process

단일 입출구 one-inlet, one-exit control volume

일이 있는 장치 working device

 

 

1. 질량보존




                                                             

2. 열역학 제2법칙




2018/10/25 - [열역학 Thermodynamics/7. 엔트로피 Entropy] - T ds 관계식 T ds equation




3. 열역학 제1법칙





4. (비가역)정상유동일





5. 가역정상유동일






6. 운동에너지, 위치에너지 변화를 무시할 수 있다면




2018/10/25 - [열역학 Thermodynamics/4. 밀폐계 Closed System] - 밀폐계 경계일 boundary work




7. 일이 없는 기구이고 작동유체가 비압축성 유체라면





reversible flow라면


  




Bernoulli equation 이 되고 유동일 flow work, 운동에너지 kinetic energy, 위치에너지 potential energy의 합이 flow line을 따라 일정하게 된다. [1]




8. 고찰 [2]


(ΔKE, ΔPE 무시 할 때)


가역정상유동일 인 경우나 비가역정상유동일 모두 공통적으로 

비체적 v가 증가 할수록 일의 크기가 증가하므로 

팽창일을 하는 경우는 많은 일을 생산하고 

압축일을 하는 경우는 많은 일을 소비한다. 


그러므로 압축과정에서 입력일을 최소화 하기 위해서 비체적 v를 가능한 작게 해야 하고 

팽창과정엥서 출력일을 최대화 하기 위해서 비체적을 가능한 크게 해야 한다.


따라서 증기원동소에서 비체적이 아주 작은 액체상태의 물을 이용하여 압축일을 최소화 하고

액체상태의 물보다 수백에서 천배가량 큰 비체적의 수증기를 이용하여 팽창일을 최대화 한다.

이는 전기발전에 증기원동소를 많이 사용하는 이유 중 하나가 된다


반면 가스원동소는 작동유체의 상의 변화가 없으므로 
기체(기체는 비체적이 큼)를 이용하여 팽창일을 해게되어 터빈에서 생산한 일 중 많은 부분을
압축기에서 소하게 되고 작동유체의 단위질량당 정미일 Wnet이 적게된다.





[1] Claus Borgnakke; Richard E. Sonntag. (2013). Fundamentals of Thermodynamics (8th ed.). John Wiley and Sons. pp. 326-329

[2] Cengel, Yuns A.; Boles, Michael A. (2015). Thermodynamics: an engineering approach (8th ed.). McGraw-Hill. pp. 360-361.




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