가스기능장 준비 (예상문제 풀이 및 해설 - 10)

가스 발생설비의 구조 예상문제

36. 줄-톰슨 계수는 이상기체의 경우 어떤 값을 가지는가?

1) 0이다.

2) + 값을 갖는다.

3) - 값을 갖는다.

4) 1이 된다.

 

해설 : 줄-톰슨 계수

- 0보다 크면 온도가 강하한다.

- 0보다 적으면 온도가 상승한다.

- 0과 같으면 온도 변화가 없다.

※ 교축 밸브를 통과하면 실제 기체인 경우 압력과 온도가 강하되지만 이상기체인 경우 압력은 감소되지만 엔탈피와 온도의 변화는 없다.

 

37. 피스톤식 팽창기를 사용한 공기 액화 사이클은?

1) 클라우드(Claude) 공기액화 사이클

2) 린데(Linde) 공기액화 사이클

3) 필립스(Philips) 공기액화 사이클

4) 캐스케이드(cascade) 공기액화 사이클

 

해설 : 공기액화 사이클 종류 및 특징

- 린데 공기 액화 사이클 : 단열팽창(줄-톰슨 효과)을 이용한 것으로 열교환기, 팽창밸브, 액화기로 구성된다.

- 클라우드 공기액화 사이클 : 열교환기와 피스톤식 팽창기를 사용한다.

- 캐피자 공기액화 사이클 : 공기의 압축 압력이 7 atm으로 낮으며, 열교환기와 축랭기로 구성되며 터빈식 팽창기를 사용한다.

- 필립스 공기액화 사이클 : 실린더 중에 피스톤과 보조 피스톤이 있고 수소, 헬륨을 냉매로 사용한다.

- 캐스케이드 공기액화 사이클 : 비점이 점차 낮은 냉매를 사용한 것으로 다원 액화 사이클이라고도 한다.

 

38. 공기액화 장치를 수소, 헬륨을 냉매로 하며 2개의 피스톤이 한 실린더에 설치되어 팽창기와 압축기의 역할을 동시에 하는 형식은?

1) 캐스케이드 액화 장치

2) 캐피자식 액화 장치

3) 클라우드식 액화 장치

4) 필립스식 액화 장치

 

해설 : 필립스식 액화 장치의 특징

- 실린더 중에 피스톤과 보조 피스톤이 있다.

- 냉매로 수소, 헬륨을 사용한다.

 

39. 가스액화 사이클 중 여러 대의 압축기를 이용하여 각 단에서 점차 비점이 낮은 냉매를 사용하여 기체를 액화시키는 방식은?

1) 클라우드식

2) 린데식

3) 캐피자식

4) 캐스케이드식

 

해설 : 캐스케이드 액화 사이클 - 비점이 점차 낮은 냉매를 사용하여 저 비점의 기체를 액화하는 사이클로 다원 액화 사이클이라고 부르며, 공기 액화 및 천연가스를 액화시키는 데 사용하고 있다.

 

40. 가스를 액화시키는데 필요한 조건은?

1) 임계온도 이상, 임계 압력 이하

2) 임계온도 이하, 압력은 그대로 한다.

3) 임계온도 이하, 임계압력 이상

4) 임계온도 이상, 임계압력 이상

 

해설 : 액화의 조건 - 임계온도 이하, 임계압력 이상

 

 

41. 임계온도에 대하여 옳게 설명한 것은?

1) 액체를 기화시킬 수 있는 최고의 온도

2) 가스를 기화시킬 수 있는 최저의 온도

3) 가스를 액화시킬 수 있는 최고의 온도

4) 가스를 액화시킬 수 있는 최저의 온도

 

해설 : 액화의 조건 중 온도는 임계온도 이하로 내려야 하므로 임계온도는 가스(기체)를 액화시킬 수 있는 최고의 온도에 해당된다.

 

42. 가스액화 분리장치를 구성하는 장치로서 가장 거리가 먼 것은?

1) 한랭 발생장치

2) 정류장치

3) 내부연소식 반응장치

4) 불순물 제거장치

 

해설 : 가스액화 분리장치의 구성 기기

- 한랭 발생장치, 정류장치, 불순물 제거장치

 

43. 공기액화 분리장치용 구성 기기 중 압축기에서 고압으로 압축된 공기를 저온, 저압으로 낮추는 역할을 하는 장치는?

1) 응축기

2) 유분리기

3) 팽창기

4) 열교환기

 

해설 : 팽창기 - 압축 기체가 피스톤, 터빈의 운동에 대하여 일을 할 때 등엔트로피 팽창을 하여 기체의 온도를 강하시키는 역할을 한다.

 

44. 가스액화 분리장치용 구성 기기 중 왕복동식 팽창기에 대한 설명으로 옳은 것은?

1) 팽창비가 작다.

2) 효율이 60~65% 정도로서 높지 않다.

3) 흡입 압력의 범위가 좁다.

4) 기통 내의 윤활에 오일을 사용하지 않으므로 깨끗하다.

 

해설 : 왕복동 팽창기의 특징

- 고압식 액화산소 분리장치, 수소액화장치, 헬륨 액화장치 등에 사용한다.

- 흡입 압력은 저압에서 고압(20 Mpa)까지 범위가 넓다.

- 팽창비가 약 40 정도로 크나, 효율은 60~65%로 낮다.

- 처리 가스 양이 1000㎥/h 이상의 대량이면 다기통이 되어야 한다.

 

45. 공기액화 분리장치의 구성 기기 중 터보 팽창기에 대한 설명으로 옳은 것은?

1) 팽창비는 약 5 정도이다.

2) 회전수는 1000~2000 rpm 정도이다.

3) 처리 가스 양은 1000㎥/h 정도이다.

4) 복동식과 단동식으로 크게 구분된다.

 

해설 : 터보식 팽창기 특징

- 내부 윤활유를 사용하지 않는다.

- 회전수가 10000~20000 rpm 정도이다.

- 처리 가스 양은 10000㎥/h 이상도 가능하다.

- 팽창비는 약 5 정도이고 충동식, 반동식, 반경류 반동식이 있다.

 

46. 가스액화 분리장치 중 축랭기에 대한 설명으로 틀린 것은?

1) 열교환기이다.

2) 수분을 제거시킨다.

3) 탄산가스를 제거시킨다.

4) 내부에는 열용량이 적은 충전물이 들어있다.

 

해설 : 축랭기는 가스액화에 사용되는 장치로서 열교환과 동시에 원료 공기 중의 불순물을 제거시키는 일종의 열교환기로 원통상의 축랭기 내부에는 표면적이 넓고, 열용량이 큰 충전물이 들어 있다.

 

47. 가스액화 분리장치의 구성 기기 중 축랭기의 축랭제로 주로 사용하는 것은?

1) 구리

2) 물

3) 공기

4) 자갈

 

해설 : 축랭제로 주름이 있는 알루미늄 리본이 사용되었으나 현재는 자갈을 이용한다.

 

48. LNG, 액화산소 등을 저장하는 탱크에 사용되는 단열재 선정 시 고려해야 할 사항으로 옳은 것은?

1) 밀도가 크고 경량일 것

2) 저온에 있어서의 강도는 적을 것

3) 열전도율이 클 것

4) 안전 사용 온도 범위가 넓을 것

 

해설 : 단열재의 구비조건

- 열전도율이 작을 것

- 흡습성, 흡수성이 작을 것

- 적당한 기계적 강도를 가질 것

- 시공성이 좋을 것

- 부피, 비중이 작을 것

- 경제적일 것

 

49. 저온 단열법으로 공기의 열전도율보다 낮은 값을 얻기 위하여 단열 공간을 진공으로 하여 공기에 의한 전열을 제거하는 진공단열법이 아닌 것은?

1) 분자열전도 단열법

2) 고진공 단열법

3) 분말진공 단열법

4) 다층진공 단열법

 

해설 : 진공 단열법의 종류

- 고진공 단열법, 분말진공 단열법, 다층진공 단열법

 

50. 공기액화 장치에 아세틸렌가스가 혼입 되면 안 되는 이유로 맞는 것은?

1) 배관 내에서 동결되어 막히므로

2) 산소의 순도가 나빠지기 때문에

3) 질소와 산소의 분리가 방해되므로

4) 분리기 내의 액체산소 탱크에 들어가 폭발하기 때문에

 

해설 : 원료 공기 중에 아세틸렌이 혼입 되면 공기 액화 분리기 내의 동과 접촉하여 동-아세틸드를 생성하여 산소 중에서 폭발의 위험성이 있기 때문이다.