터빈의 효율이 100%가 되지 못하는 이유는 스팀이 터빈을 지나가면서 등엔트로피를 유지하지
못하고 상승하기 때문에 발생한다. 라는 것을 알고 있습니다.

 

과연 어떤식으로 계산이 되길래 효율이 바뀌는지 알기 쉽게 설명하겠습니다.

예제로 100 T/H의 HS 스팀이 MS 스팀으로 추기되는 터빈이 있다고 생각합니다.

운전조건은 다음과 같습니다.

 

흡입측 : 100 T/H HS, 40 KSCG 380℃
토출측 : 100 T/H MS, 15 KSCG 300℃ (기본 MS는 15 KSCG 285℃입니다.)

 

계산1. 흡입측 엔탈피 계산

엔탈피 = ENTHALPY WITH P, T (40+1.0332, 380) = 756 KCAL/KG

 

계산2. 흡입측 엔트로피 계산

엔탈피 = ENTROPY WITH P, H (40+1.0332, 756) = 1.600 KCAL/C

 

계산3. 토출측 엔탈피 계산

엔탈피 = ENTHALPY WITH P, T (15+1.0332, 300) = 725 KCAL/KG

 

계산4. 토출측 엔트로피 계산

엔탈피 = ENTROPY WITH P, H (15+1.0332, 725) = 1.647 KCAL/C <---- 터빈을 지나면서 엔트로피가 1.600에서 1.647로 상승했음

 

계산5. 이론 토출측 엔탈피 계산 <--- 이 계산이 중요합니다. 등엔트로피가 될때의 엔탈피를 계산해야 합니다.

엔탈피 = ENTHALPY WITH P, H (15+1.0332, 1.6) = 699 KCAL/KG

 

터빈효율 = (흡입 엔탈피 - 토출 엔탈피) / (흡입 엔탈피 - 이론 토출 엔탈피)
= (756 - 725) / (756 - 699) = 54%

결과 본 터빈의 지금의 효율은 54%입니다. 높지는 않은 상태입니다.

만일 본 터빈이 관리가 잘되어서 설계 MS 기준인 15 KSCG 285℃로 토출되었다면 효율은 얼마일까요?

위와 같이 계산하면 69%정도가 나옵니다.

그러면 100% 효율을 가지려면 토출측 온도가 과연 몇도가 되어야 할까요?
정답은 253℃입니다.

 

터빈의 효율은 Carnot 효율과 같이 온도에 의해 많이 변하게 됩니다.