탄소 89% 수소 11% 경유 1 kg 공기과잉계수 1.2 연소 탄소 2% 그을음

탄소 89% 수소 11% 경유 1 kg 공기과잉계수 1.2 연소 탄소 2% 그을음

 

 

58. 탄소 89%, 수소 11%로 된 경유 1 kg을

공기과잉계수 1.2로 연소 시

탄소 2%가 그을음으로 된다면

실제 건조 연소가스 1 Sm3 중

그을음의 농도(g/Sm3)는 약 얼마인가?

① 0.8

② 1.4

③ 2.9

④ 3.7

 

 

 

경유 1 kg(= 1000 g) 중,

> 탄소(C)의 질량 = 1000 g × (89/100) = 890 g

> 수소(H)의 질량 = 1000 g × (11/100) = 110 g

 

 

 

890 g 탄소(C)의 몰수

= 890 g / (12 g/mol) = 74.1667 mol

 

110 g 수소(H)의 몰수

= 110 g / (1 g/mol) = 110 mol

 

 

 

C + O2 → CO2

---> C의 몰수 = O2의 몰수 = CO2의 몰수

 

H2 + 1/2 O2 → H2O

---> H의 몰수 × (1/4) = O2의 몰수

( 참고: H의 몰수 × (1/2) = H2O의 몰수 )

---> but, 건조 연소가스이므로, H2O 제외.

 

 

 

연소에 필요한 (이론) O2의 몰수

= 74.1667 mol + (110/4) mol

= 101.6667 mol

 

 

 

연소에 필요한 (이론) 공기의 몰수

= 101.6667 mol / (21/100)

= 484.1271 mol

 

 

 

공기과잉계수 1.2 이므로,

484.1271 mol × 1.2

= 580.9525 mol

---> 실제 공기의 몰수

 

 

 

실제 공기 중 N2와 O2의 몰수를 계산하면,

> 580.9525 mol × (79/100) = 458.9525 mol N2

> 580.9525 mol × (21/100) = 122 mol O2

 

 

300x250

 

 

전체 배출가스의 몰수를 계산하면,

> 74.1667 mol CO2

> 122 – 101.6667 = 20.3333 mol O2 (미연소분)

> 458.9525 mol N2

 

74.1667 + 20.3333 + 458.9525

= 553.4525 mol

 

 

 

553.4525 mol × (22.4 L / 1 mol)

= 12397 L

= 12.397 Sm3

---> 표준상태에서, 전체 배출가스의 부피

 

 

 

그을음의 질량 계산

(1 kg) (89/100) (2/100) (1000 g / 1 kg)

= (1) (89/100) (2/100) (1000)

= 17.8 g

 

 

 

그을음의 농도(g/Sm3)를 계산하면,

17.8 g / 12.397 Sm3

= 1.4358 g/Sm3

 

 

 

 

또는 공식으로 계산하면,

Ao = (22.4/12 × 0.89 + 11.2/2 × 0.11) / 0.21

= 10.8444 Sm3

 

 

건조생성물 = (22.4/12 × 0.89 × 0.98)

= 1.6281 Sm3

 

 

[참고] 건조생성물은 연소생성물인 CO2 + H2O 에서,

H2O를 뺀 CO2의 부피

 

 

실제건조가스량 계산

Gd = (m – 0.21) × Ao + 건조생성물

= (1.2 – 0.21) × 10.8444 + 1.6281

= 12.3641 Sm3

 

 

그을음의 질량 계산

(1 kg) (89/100) (2/100) (1000 g / 1 kg)

= 17.8 g

 

 

그을음의 농도(g/Sm3)

= 17.8 g / 12.3641 Sm3

= 1.44 g/Sm3

 

 

 

답: ② 1.4

 

 

 

 

[키워드] 그을음의 농도 기준, 검댕의 농도 기준