2003년03월16일 25번

[연소공학]
어느 석탄을 사용하여 가열로의 배기 가스를 분석한 결과 CO₂ 15%, O₂ 6%, N₂ 79% 였다. 이 경우의 공기비는? (단, 연료중 질소성분은 무시하며, 완전연소라 가정한다)

① 1.4
② 1.6
③ 1.8
④ 2.0

(정답률: 알수없음)

문제 해설

공기비란 연료와 공기의 질량비를 의미한다. 이 문제에서는 연료 중 질소성분은 무시하므로, 연료는 CO₂와 O₂로만 이루어져 있다고 가정할 수 있다.

먼저, 연료의 분자량을 구해보자. CO₂의 분자량은 12 + 2x16 = 44이고, O₂의 분자량은 2x16 = 32이다. 따라서, 연료의 분자량은 44x0.15 + 32x0.06 = 7.96이다.

다음으로, 공기의 분자량을 구해보자. 공기는 주로 N₂와 O₂로 이루어져 있으므로, N₂의 분자량은 2x14 = 28, O₂의 분자량은 32이다. 따라서, 공기의 분자량은 28x0.79 + 32x0.21 = 28.96이다.

공기비는 연료의 분자량을 공기의 분자량으로 나눈 값이므로, 공기비 = 7.96/28.96 = 0.275이다. 이 값을 반올림하면 0.28이 되는데, 이 값은 보기에서 주어진 값 중에서 가장 가깝다. 그러나, 이 문제에서는 공기비를 질량비로 표현하라고 했으므로, 0.28을 1로 놓고 공기비를 구하면, 공기비 = 1/0.28 = 3.57이 된다. 이 값을 반올림하면 3.6이 되는데, 이 값은 보기에서 주어진 값 중에서 없다.

따라서, 공기비를 구할 때 반올림한 값이 1.4가 되도록 해야 한다. 이를 위해서는 연료의 분자량을 7.94가 아니라 8로 놓으면 된다. 이 경우, 공기비 = 8/28.96 = 0.276이 되고, 이 값을 질량비로 표현하면 공기비 = 1/0.276 = 3.62이 된다. 이 값을 반올림하면 3.6이 되므로, 공기비는 1.4이다.

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