51. 정상상태(Steady state)에서 원자로의 무한히 긴 원통형 핵연료에서 나타나는 반지름 방향의 전도 열전달에 대하여 바르게 설명한 것은? ① 열전달률은 핵연료 직경(a)과 피복재 두께(b)의 비(b/a)가 클수록 감소한다. ② 열전달률은 핵연료의 길이에 반비례한다. ③ 열전달률은 핵연료와 피복재 표면의 온도 차이가 작을수록 크다. ④ 열전달률은 피복재의 열전도계수에 반비례한다.
전도열전달은 다음 공식을 따른다.
열전달률 ( J/ s) Q, 열전도계수 k , 열전달면적 A, 온도 T이면 반경방향 열전달은,
$$Q = -kAdT/dr $$
이다.
원통형의 경우 열전달면적 A 가 반경방향에 의존하므로,
$$Q=-k(2\pi rL)dT/dr $$
L은 단위길이를 의미하고, 무한원통이므로, 나중에 Q/L로해서 단위길이당 열전도로 나타내면 된다.
52. 다음 자료를 활용하여 계산한 노심 평균열속(Average heat flux)은 얼마인가?
① 3.33 W/m2 ② 5.00 W/m2 ③ 6.00 W/m2 ④ 7.50 W/m2
DNBR = 임계열속 / 국부최대열유속 = 30 / 15 = 2
따라서 국부최대열유속은 15 W/m^2
고온 열수로계수 = 국부최대열유속 / 평균열유속
따라서 평균열유속은 5 W/m^2 이다.
정답 : 2
53. 가압경수형 원자력발전소를 다음과 같은 조건에서 이상적인 랭킨사이클로 운전할 때 2차계통의 열효율은 얼마인가? ① 27.51% ② 31.45% ③ 35.17% ④ 64.48%
열효율 = (받은 열 - 버린 열 ) / 받은 열
로 계산할 수 있다.
여기서 받은열은 1차계통에서 투입된 열이고
버린열은 복수기를 통해 빠져나간 열이다.
비열을 c, 유량을 m, 온도차이를 $\Delta T$라고 하면,
열량 Q는 다음처럼 계산된다.
$$Q=cm\Delta T$$
1차계통에서 받은 열 = 6.1 * 18500 * (314 - 294) = 2257000 kJ/s
복수기에서 버린 열 = 4.3 * 25700 * (30 - 16) = 1547140 kJ/s
따라서 열효율은 (2257000 - 1547140 ) / 2257000 = 31.45 %
정답 : 2
54. 지름이 3 cm인 원형관에서 50 ℃의 물이 흐르고 있다. 물의 평균 속도가 0.2 m/s일 때 레이놀즈수(Re)는? 단, 물의 밀도(ρ)는 0.98573 g/cm3, 점성계수(μ)는 10^(-3) Nㆍs/m2이다. ① 5,894 ② 5,914 ③ 5,934 ④ 5,954
관속 유체의 레이놀즈 수는
$$Re = \frac{\rho Dv}{\mu}$$
$\mu$ : 점성계수
$\rho$ : 밀도
D : 관 직경
v : 유속
단위에 주의하여 계산하면, Re = 5914
모든 단위를 kg, m, s, N으로 환산하여 계산하면 된다.
정답 : 2
55. 정상상태의 비회전 비압축성 유체가 유동 마찰계수와 단면적이 각각 f, A 및 2f, A/4인 두 원형관 속에서 동일한 유량으로 흐르고 있을 때 두 유체의 단위 길이 당 마찰 압력 손실의 비는? ① 1:4 ② 1:16 ③ 1:64 ④ 1:128
관 속을 흐르는 유체의 압력강하는 달시-바이스바하 식으로 설명이 된다.
$$\Delta P = \frac{1}{2} * f * \frac{L}{D} * \rho * v^2$$
f : 관마찰계수
L : 관 길이
D : 관 직경
$\rho$ : 유체밀도
v : 유속
정상상태의 비압축성 유체의 유속은 관 단면적과 관련이 있는데, 같은시간당 같은 부피의 유체가 흘러야 한다.
