2014년05월25일 1번

[연소공학]
H₂ 50%, CO 50%인 기체연료의 연소에 필요한 이론공기량 (Sm³/Sm³)은 얼마인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

① 0.50
② 1.00
③ 2.38
④ 3.30

(정답률: 65%)

문제 해설

H₂와 CO의 분자량을 구하면 각각 2g/mol, 28g/mol이다. 따라서 기체연료 1mol당 분자량은 30g/mol이다. 이론공기량은 연소에 필요한 공기량을 의미하며, 이는 연소에 필요한 산소량을 제공하는 공기량이다. H₂와 CO의 연소식은 각각 다음과 같다.

H₂ + 0.5O₂ → H₂O
CO + 0.5O₂ → CO₂

따라서 1mol의 H₂를 연소시키기 위해서는 0.5mol의 O₂가 필요하고, 1mol의 CO를 연소시키기 위해서는 0.5mol의 O₂가 필요하다. 따라서 기체연료 1mol을 연소시키기 위해서는 총 1mol의 O₂가 필요하다. 이에 따라 기체연료 1mol에 대해 이론공기량을 계산하면 다음과 같다.

기체연료 1mol : 30g
O₂ 1mol : 32g
이론공기량 = (기체연료 1mol + O₂ 1mol) / 기체연료 1mol
= (30g + 32g) / 30g
= 2.07

따라서, 이론공기량은 약 2.07이다. 하지만 이 문제에서는 H₂와 CO가 50%씩 섞여 있으므로, 이론공기량을 다시 계산해야 한다. 이 경우에는 기체연료 1mol당 O₂ 0.5mol이 필요하므로, 이론공기량은 다음과 같이 계산된다.

기체연료 1mol : 30g
O₂ 0.5mol : 16g
이론공기량 = (기체연료 1mol + O₂ 0.5mol) / 기체연료 1mol
= (30g + 16g) / 30g
= 2.53

따라서, 이론공기량은 약 2.53이다. 하지만 보기에서는 2.38이 정답으로 주어졌으므로, 계산 과정에서 반올림이나 계산 실수가 있을 수 있다.

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