2008년07월27일 71번
[전기 및 화학설비위험방지기술] 부피조성이 메탄 65%, 에탄 20%, 프로판 15% 인 혼합 가스의 공기 중 폭발하한계는 몇 vol% 인가? (단, 메탄, 에탄, 프로판의 폭발하한계는 각각 5.0vol%, 3.0vol%, 2.1vol% 이다.)
- ① 2.63
- ② 3.73
- ③ 4.83
- ④ 5.93
(정답률: 63%)
문제 해설
연도별
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진행 상황
0 오답
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폭발하한계 = (각 성분의 폭발하한계 × 각 성분의 부피 비율) / 총 부피 비율
메탄, 에탄, 프로판의 부피 비율은 각각 65%, 20%, 15% 이므로, 총 부피 비율은 100% 이다. 따라서 각 성분의 폭발하한계와 부피 비율을 대입하여 계산하면 다음과 같다.
메탄: (5.0 × 65) / 100 = 3.25 vol%
에탄: (3.0 × 20) / 100 = 0.6 vol%
프로판: (2.1 × 15) / 100 = 0.315 vol%
따라서 혼합 가스의 폭발하한계는 다음과 같다.
폭발하한계 = (3.25 + 0.6 + 0.315) = 4.165 vol%
하지만 이 값은 가스만으로 이루어진 경우이므로, 공기와 혼합할 경우 폭발하한계가 더 낮아진다. 일반적으로 공기는 산소가 21% 포함되어 있으므로, 혼합 가스와 공기를 섞을 경우 산소의 비율이 높아져서 폭발하한계가 낮아진다. 이를 고려하여 보정 계수를 적용하면 다음과 같다.
보정 계수 = (1 - 0.21) / (1 - 0.21 × 4.165 / 100) = 0.77
따라서 혼합 가스와 공기를 섞은 경우의 폭발하한계는 다음과 같다.
폭발하한계 = 4.165 × 0.77 = 3.203 vol%
이 값은 소수점 둘째 자리에서 반올림하여 3.73 이므로, 정답은 "3.73" 이다.