메탄 80%, 에탄 11%, 프로판 6%, 부탄 LPG 고위발열량 12000 kcal/Sm3

메탄 80%, 에탄 11%, 프로판 6%, 부탄 LPG 고위발열량 12000 kcal/Sm3

 

 

메탄 80%, 에탄 11%, 프로판 6%, 나머지는 부탄으로

구성된 LPG의 고위발열량이 12000 kcal/Sm3이다.

LPG의 저위발열량(kcal/Sm3)은?

(단, 메탄:CH4, 에탄:C2H6, 프로판:C3H8, 부탄:C4H10, 부피기준)

 

 

52. 메탄 80%, 에탄 11%, 프로판 6%, 나머지는 부탄으로 구성된 LPG의 고위발열량이 12,000 kcal/Sm3이다. LPG의 저위발열량(kcal/Sm3)은? (단, 메탄:CH4, 에탄:C2H6, 프로판:C3H8, 부탄:C4H10, 부피기준 )

① 9,806

② 10,886

③ 11,148

④ 11,408

 

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기체 연료의 저위발열량(LHV)은 고위발열량(HHV)에서

연소 과정 중 생성된 수증기의 증발잠열을 뺀 값이다.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/12781 )

 

기체 연료의 경우, 표준 상태(0℃, 1 atm) 기준으로

계산하는 것이 일반적이다.

 

 

 

각 성분의 함량

> CH4: 80%

> C2H6: 11%

> C3H8: 6%

> C4H10: 100 – (80 + 11 + 6) = 3%

 

 

 

[연소 시 생성되는 수증기량(H2O)]

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

---> CH4 1 mol당 2 mol H2O

 

C2H6 + 7/2 O2 → 2CO2 + 3H2O

---> C2H6 1 mol당 3 mol H2O

 

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O

---> C3H8 1 mol당 4 mol H2O

 

C4H10 + 13/2 O2 → 4CO2 + 5H2O

---> C4H10 1 mol당 5 mol H2O

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7441 )

 

 

 

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기체의 경우,

“몰수비 = 부피비” 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/8512 )

 

LPG 1 Sm3당 생성되는 수증기의 전체 부피를 계산하면,

V_H2O = (0.80 × 2) + (0.11 × 3) + (0.06 × 4) + (0.03 × 5)

= 2.32 Sm3

 

 

 

LHV = HHV – (480 × V_H2O)

= 12000 – (480 × 2.32)

= 10886.4 kcal/Sm3

 

 

 

답: ② 10,886

 

 

 

 

[참고] 480 kcal/Sm3

> 0℃에서 수증기의 증발잠열: 약 597 kcal/kg

> H2O의 몰질량: 18.02 kg/kmol

> 몰부피: 22.414 Sm3/kmol

( 참고: 몰부피 https://ywpop.tistory.com/8321 )

 

 

kcal/kg 단위를 kcal/Sm3 단위로 환산하면,

(597 kcal/kg) (18.02 kg/kmol) (1 kmol / 22.414 Sm3)

= (597) (18.02) (1 / 22.414)

= 479.965 kcal/Sm3

≒ 480 kcal/Sm3

 

 

 

 

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