2017년03월05일 43번
[대기오염방지기술] 중량조성이 탄소 85%, 수소 15%인 액체연료를 매시 100kg 연소한 후 배출가스를 분석하였더니 분석치가 CO2 12.5%, CO 3%, O2 3.5%, N2 81%이었다. 이때 매시간당 필요한 공기량(Sm3/hr)은?
- ① 약 13
- ② 약 157
- ③ 약 657
- ④ 약 1,271
(정답률: 50%)
문제 해설
먼저 연소 반응식을 쓰면 다음과 같다.
CxHy + (x + y/4)O2 → xCO2 + y/2H2O
중량조성에 따라 C와 H의 몰 비율은 다음과 같다.
C : H = 85 : 15
몰 비율로 환산하면 다음과 같다.
C : H = 85/12 : 15/1 = 7.08 : 15
따라서 연소 반응식은 다음과 같다.
7.08C + 15H2 + (7.08 + 15/4)O2 → 7.08CO2 + 15/2H2O
이제 분석치를 이용하여 공기량을 계산할 수 있다. 우선 배출가스의 총 질량은 다음과 같다.
12.5 + 3 + 3.5 + 81 = 100
따라서 배출가스의 부피는 다음과 같다.
100 / 1.293 = 77.4
여기서 CO2와 CO의 부피를 구할 수 있다.
CO2 부피 = 77.4 × 12.5 / 100 = 9.68
CO 부피 = 77.4 × 3 / 100 = 2.32
이제 반응식에서 CO2와 CO의 비율을 이용하여 C의 양을 구할 수 있다.
CO2 : CO = 7.08 : 1
따라서 CO2의 양은 다음과 같다.
7.08 × 9.68 / (7.08 + 1) = 7.68
따라서 C의 양은 다음과 같다.
7.68 × 12 / 44 = 2.09
이제 필요한 공기량을 계산할 수 있다.
C와 H의 몰 비율에 따라 필요한 O2의 양은 다음과 같다.
7.08 : 15 = x : 1
x = 0.47
따라서 필요한 O2의 양은 다음과 같다.
2.09 + 0.47 = 2.56
공기는 약 21%의 O2를 포함하므로 필요한 공기량은 다음과 같다.
2.56 / 0.21 = 12.19
따라서 매시간당 필요한 공기량은 약 12.19 m3/hr이다. 이 값은 보기 중에서 "약 13"에 가장 가깝다.
CxHy + (x + y/4)O2 → xCO2 + y/2H2O
중량조성에 따라 C와 H의 몰 비율은 다음과 같다.
C : H = 85 : 15
몰 비율로 환산하면 다음과 같다.
C : H = 85/12 : 15/1 = 7.08 : 15
따라서 연소 반응식은 다음과 같다.
7.08C + 15H2 + (7.08 + 15/4)O2 → 7.08CO2 + 15/2H2O
이제 분석치를 이용하여 공기량을 계산할 수 있다. 우선 배출가스의 총 질량은 다음과 같다.
12.5 + 3 + 3.5 + 81 = 100
따라서 배출가스의 부피는 다음과 같다.
100 / 1.293 = 77.4
여기서 CO2와 CO의 부피를 구할 수 있다.
CO2 부피 = 77.4 × 12.5 / 100 = 9.68
CO 부피 = 77.4 × 3 / 100 = 2.32
이제 반응식에서 CO2와 CO의 비율을 이용하여 C의 양을 구할 수 있다.
CO2 : CO = 7.08 : 1
따라서 CO2의 양은 다음과 같다.
7.08 × 9.68 / (7.08 + 1) = 7.68
따라서 C의 양은 다음과 같다.
7.68 × 12 / 44 = 2.09
이제 필요한 공기량을 계산할 수 있다.
C와 H의 몰 비율에 따라 필요한 O2의 양은 다음과 같다.
7.08 : 15 = x : 1
x = 0.47
따라서 필요한 O2의 양은 다음과 같다.
2.09 + 0.47 = 2.56
공기는 약 21%의 O2를 포함하므로 필요한 공기량은 다음과 같다.
2.56 / 0.21 = 12.19
따라서 매시간당 필요한 공기량은 약 12.19 m3/hr이다. 이 값은 보기 중에서 "약 13"에 가장 가깝다.
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