탄소 87%, 수소 10%, 황 3% 중유 2 kg 완전연소 이론 공기량 ★

탄소 87%, 수소 10%, 황 3% 중유 2 kg 완전연소 이론 공기량

 

 

탄소 87%, 수소 10%, 황 3%의 조성을 가진

중유 2 kg을 완전연소시킬 때, 필요한 이론 공기량(Sm3)은?

① 8.69

② 14

③ 18

④ 21

 

 

 

중유의 질량 = 100 g 이라 가정하면,

각 원자의 퍼센트 값 = 각 원자의 질량

 

 

 

각 원자의 몰질량으로부터 질량을 몰수로 환산하면,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

 

> 87 g / (12 g/mol) = 7.25 mol C

> 10 / 1 = 10 mol H

> 3 / 32 = 0.09375 mol S

 

 

 

각 원소의 연소 반응식으로부터

완전연소에 필요한 산소의 몰수를 계산하면,

 

C + O2 → CO2

---> C : O2 = 1 : 1 반응하므로, 7.25 mol O2 필요.

 

2H2 + O2 → 2H2O

---> H : O2 = 4 : 1 반응하므로, 2.5 mol O2 필요.

 

S + O2 → SO2

---> S : O2 = 1 : 1 반응하므로, 0.09375 mol O2 필요.

 

 

 

전체 산소의 몰수

= 7.25 + 2.5 + 0.09375 = 9.84 mol

 

 

 

표준상태에서 기체 1 mol = 22.4 L 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/8321 )

 

9.84 mol × (22.4 L/mol) × (1 m3 / 1000 L) = 0.220416 m3 O2

 

 

 

공기 중 산소의 부피비 = 21% 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3707 )

 

필요한 이론 공기량을 계산하면,

0.220416 / (21/100) = 1.05 m3 공기

---> 중유 100 g당

 

 

 

중유 2 kg을 완전연소시킬 때, 필요한 이론 공기량(Sm3)은?

(1.05 m3 / 100 g) × (2000 g) = 21 Sm3

 

 

 

답: ④ 21

 

 

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[공식] 1 kg 연료 완전연소에 필요한

산소 및 공기의 부피(Sm3) 계산식

 

연료의 질량 = 1 kg 이라 가정하면,

각 원자의 조성(%) / 100 = 각 원자의 질량(kg)

 

▶ 이론 산소량, O_o 계산 (단위: Sm3/kg)

O_o = 1.867(C) + 5.6(H) – 0.7(O) + 0.7(S)

= 1.867(0.87) + 5.6(0.10) – 0.7(0) + 0.7(0.03)

= 2.2053 Sm3/kg

 

▶ 이론 공기량, A_o 계산 (단위: Sm3/kg)

A_o = O_o / 0.21

= 2.2053 / 0.21

= 10.5 Sm3/kg

 

 

(10.5 Sm3/kg) × 2 kg = 21 Sm3

 

 

 

 

 

▶ O_o = 1.867(C) + 5.6(H) – 0.7(O) + 0.7(S)

> 1 / (C × 1 / 22.4) = 1 / (12 × 1 / 22.4) = 1.867

> 1 / (H × 4 / 22.4) = 1 / (1 × 4 / 22.4) = 5.6

> 1 / (O × 2 / 22.4) = 1 / (16 × 2 / 22.4) = 0.7

> 1 / (S × 1 / 22.4) = 1 / (32 × 1 / 22.4) = 0.7

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/9828 ] 탄소가 75%, 수소가 20%, 황이 2%, 산소가 3%로 구성되어 있는 연료 100 kg을 완전연소한다고 할 때, 필요한 이론공기량(m3)은?

 

[ 관련 글 https://ywpop.blogspot.com/2024/05/kgkg-c-80-h-10-o-10.html ]

완전연소 이론공기량(kg/kg). C 80%, H 10%, O 10%

폐기물의 원소조성이 C 80%, H 10%, O 10%일 때 이론공기량(kg/kg)은?

 

[ 관련 글 https://ywpop.blogspot.com/2024/07/c-86-h-12-s-2-co2so2-13-o2-35.html ]

C 86%, H 12%, S 2% 중유 배기가스 (CO2+SO2) 13%, O2 3.5%

조성이 탄소 86%, 수소 12%, 황 2%인 중유가 연소했을 때 배기가스 중 (CO2+SO2)가 13%, O2가 3.5%이었다. 건조연소가스 중의 SO2 농도(ppm)를 계산하시오. (단, 표준상태이다.)

Gd = 연소 생성물 + 이론 질소량 + 과잉 공기량

 

 

 

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