2016년03월06일 35번

[연소공학]
탄소 85%, 수소 10%, 황 5%인 중유를 공기비 1.2로 연소할 때 건조배출가스 중 SO₂의 부피비(%)는?

① 0.29
② 1.46
③ 2.60
④ 3.72

(정답률: 52%)

문제 해설

중유를 연소할 때 발생하는 화학반응은 다음과 같다.

C₈H₁₈ + 12.5O₂ → 8CO₂ + 9H₂O + 에너지

이 반응에서는 CO₂와 H₂O가 생성되지만, 황도 함께 존재하기 때문에 SO₂도 생성된다.

C₈H₁₈ + 12.5O₂ + 0.05S → 8CO₂ + 9H₂O + 0.05SO₂ + 에너지

이제 SO₂의 부피비를 구하기 위해서는 SO₂의 부피와 전체 건조배출가스의 부피를 구해야 한다.

먼저, 건조배출가스의 부피는 연소 전의 공기비와 연소 후의 공기비를 비교하여 구할 수 있다.

연소 전 공기비 = 1
연소 후 공기비 = 1 + (12.5 × 0.21) = 3.625

따라서, 건조배출가스의 부피비는 1:3.625이다.

이제 SO₂의 부피를 구하기 위해서는 화학반응식에서 계수를 보고 구할 수 있다.

1 mol C₈H₁₈에 대해 0.05 mol의 SO₂가 생성되므로, 1 L의 건조배출가스에서 SO₂의 부피는 다음과 같다.

0.05 × 64 / 22.4 = 0.18 L

따라서, 건조배출가스의 부피비에 대한 SO₂의 부피비는 다음과 같다.

0.18 / (1 + 3.625) = 0.029

즉, SO₂의 부피비는 2.9%이다. 이 값을 소수점 둘째자리까지 반올림하면 0.29가 된다.

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