중유 시간당 1000 kg 연소 연돌 단면적 3 m2 배출가스 유속(m/s)

중유 시간당 1000 kg 연소 연돌 단면적 3 m2 배출가스 유속(m/s)

 

 

중유를 시간당 1000 kg씩 연소시키는 배출시설이 있다.

연돌의 단면적이 3 m2일 때 배출가스의 유속(m/s)은?

(단, 이 중유의 표준상태에서의

원소 조성 및 배출가스의 분석치는 아래 표와 같고,

배출가스의 온도는 270℃이다.)

 

[중유의 조성]

> C 86%, H 13.0%, S 1.0%

[배출가스의 분석결과 (표준상태)]

> (CO2 + SO2) 13.0%, O2 2.0%, CO 0.1%

 

 

 

29. 중유를 시간당 1000kg씩 연소시키는 배출시설이 있다. 연돌의 단면적이 3m2 일 때 배출가스의 유속(m/s)은? (단, 이 중유의 표준상태에서의 원소 조성 및 배출가스의 분석치는 아래 표와 같고, 배출가스의 온도는 270℃ 이다.)

① 약 2.4 m/s

② 약 3.2 m/s

③ 약 3.6 m/s

④ 약 4.4 m/s

 

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[중유의 조성]

> C 86%, H 13%, S 1%

 

[중유 100 g당 연소 생성물의 몰수 계산]

86 g / (12 g/mol)

= 7.1667 mol C

 

C + O2 → CO2

---> 7.1667 mol CO2

 

 

 

13 g / (1 g/mol)

= 13 mol H

 

H2 + 0.5 O2 → H2O

---> 13 / 2 = 6.5 mol H2O

 

 

 

1 g / (32 g/mol)

= 0.03125 mol S

 

S + O2 → SO2

---> 0.03125 mol SO2

 

 

 

반응형

 

 

 

[배출가스의 분석결과 (표준상태)]

> (CO2 + SO2) 13.0%, O2 2.0%, CO 0.1%

 

[건식 배출가스의 몰수(n_d) 계산 (중유 100 g 기준)]

중유 중 탄소의 몰수, n_C = (CO2 + CO)에 포함된 C

 

n_C = [(CO2 + SO2) – SO2 + CO]×n_d

 

n_C = [0.130 – (n_SO2 / n_d) + 0.001]×n_d

 

n_C = 0.131×n_d – n_SO2

 

n_d = (n_C + n_SO2) / 0.131

= (7.1667 + 0.03125) / 0.131

= 54.94618 mol

 

 

 

[습식(실제) 배출가스의 몰수(n_wet) 계산 (중유 100 g 기준)]

n_wet = n_d + n_H2O

= 54.94618 + 6.5

= 61.44618 mol

 

 

 

61.44618 mol / 100 g

= 0.6144618 mol/g

= 0.6144618 kmol/kg

---> 중유 1 kg당 배출가스의 몰수

 

 

 

(1000 kg/h) (0.6144618 kmol/kg) (22.414 m3 / 1 kmol)

= (1000) (0.6144618) (22.414)

= 13772.546785 m3/h ... ①

---> 시간당 배출가스의 부피(Q) (표준상태)

 

 

 

[배출가스의 온도]

270℃ + 273.15 = 543.15 K

 

 

 

[샤를의 법칙]

V ∝ T

( 참고 https://ywpop.tistory.com/9578 )

 

 

 

543.15 K 배출가스의 부피를 비례식으로 계산하면,

13772.546785 m3/h : 273.15 K = ? m3/h : 543.15 K

 

? = 13772.546785 × 543.15 / 273.15

= 27386.2668 m3/h ... ②

 

 

 

①, ② 계산을 한 번에 계산하면,

(1000 kg/h) (0.6144618 kmol/kg) (22.414 m3 / 1 kmol) (543.15 K / 273.15 K)

= (1000) (0.6144618) (22.414) (543.15 / 273.15)

= 27386.2668 m3/h

 

 

 

(27386.2668 m3/h) (1 h / 3600 s)

= 7.6072963 m3/s

 

 

 

유속 = 유량 / 단면적

 

v = Q / A

= (7.6072963 m3/s) / (3 m2)

= 2.53576543 m/s

≒ 2.54 m/s

 

 

 

답: ① 약 2.4 m/s

 

 

 

 

[키워드] 배출가스의 유속 기준, 배출가스의 유속 사전