C 75%, H 17%, O 8% 연료 2 kg 완전연소에 필요한 이론 공기량

C 75%, H 17%, O 8% 연료 2 kg 완전연소에 필요한 이론 공기량

 

 

중량비가 C=75%, H=17%, O=8%인 연료 2 kg을

완전연소 시키는데 필요한 이론 공기량(Sm3)은?

(단, 표준상태 기준)

① 약 9.7

② 약 12.5

③ 약 21.9

④ 약 24.7

 

 

 

각 원자의 몰질량으로부터,

각 원자의 몰수를 계산하면,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

 

> 2000 g × (75/100) / (12 g/mol) = 125 mol C

> 2000 × (17/100) / 1 = 340 mol H

> 2000 × (8/100) / 16 = 10 mol O

 

 

 

각 원자의 연소 반응식으로부터,

각 원자의 완전연소에 필요한 산소의 몰수를 계산하면,

① C + O2 → CO2

---> C : O2 = 1 : 1 반응하므로,

( C 원자 1개 연소에 O2 1개 필요. )

 

125 mol O2 필요.

 

 

② 2H2 + O2 → 2H2O

---> H : O2 = 4 : 1 반응하므로,

( H 원자 4개 연소에 O2 1개 필요. )

 

340 / 4 = 85 mol O2 필요.

 

 

 

완전연소에 필요한 전체 산소의 몰수

= 125 + 85 – 10 = 200 mol O2

 

 

 

[참고] 연료에 포함된 산소가 연소에 사용되므로,

완전연소에 필요한 전체 산소의 몰수 계산 시,

연료에 포함된 산소의 몰수를 빼준다.

 

 

 

표준상태에서 기체 1 mol = 22.4 L 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/8321 )

 

200 mol × (22.4 L/mol) × (1 m3 / 1000 L)

= 200 × (22.4) × (1 / 1000)

= 4.48 m3 O2

 

 

 

공기 중 산소의 부피비 = 21% 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3707 )

 

완전연소에 필요한 이론 공기량을 계산하면,

4.48 / (21/100) = 21.33 m3 공기

 

 

 

답: ③ 약 21.9

 

 

 

 

[참고] 공식으로 계산하면,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/21789 )

 

▶ 이론 산소량, O_o 계산 (단위: Sm3/kg)

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

= 1.867(0.75) + 5.6(0.17) – 0.7(0.08)

= 2.296 Sm3/kg

 

 

▶ 이론 공기량, A_o 계산 (단위: Sm3/kg)

A_o = O_o / 0.21

= 2.296 / 0.21

= 10.93 Sm3/kg

 

 

2 kg 연료이므로,

(10.93 Sm3/kg) (2 kg) = 21.86 Sm3

 

 

 

 

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