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
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