완전연소 반응
연소 계산은 반응식의 원자 수를 맞추는 것부터 시작함 · 탄소는 이산화탄소, 수소는 수증기, 황은 이산화황으로 완전연소한다고 보고 필요한 산소량을 구함
- 탄소
1 kg의 완전연소에는 이론적으로8/3 kg의 산소가 필요함 - 수소
1 kg의 완전연소에는 이론적으로8 kg의 산소가 필요함 - 황
1 kg의 완전연소에는 이론적으로1 kg의 산소가 필요함
연료 자체에 포함된 산소는 필요한 외부 산소량에서 차감함 · 수분과 회분은 이론산소를 직접 소비하는 가연성분과 구분함
이론공기량과 공기비
이론산소량을 공기 중 산소의 질량비 또는 체적비로 나누어 이론공기량을 구함 · 질량기준 계산과 체적기준 계산을 한 식에서 섞지 않음
공기비 m = 실제공기량 / 이론공기량
m = 1: 이론공기량만 공급m > 1: 과잉공기 공급- 공기 부족: 일산화탄소·그을음·미연분 증가 가능
- 공기 과다: 배기가스량과 현열손실 증가 가능
배기가스 계산
배기가스량은 연료 성분이 만든 이산화탄소·수증기·이산화황, 공급공기의 질소와 남은 산소를 합해 구함 · 습배기가스는 수증기를 포함하고 건배기가스는 수증기를 제외함
건배기가스 산소농도로 공기비를 구하는 근사식은 공기 누설이 작고 완전연소에 가깝다는 전제에서 사용함
m ≈ 21 / (21 - O₂%)
연료 성분이나 이산화탄소 최대농도를 이용하는 식이 주어지면 문제의 전제와 식을 우선함
계산 순서
- 연료량과 성분의 질량·체적 기준을 확인함
- 완전연소 반응식에서 이론산소량을 구함
- 연료 속 산소를 차감하고 공기량으로 환산함
- 공기비를 적용해 실제공기량과 과잉산소를 구함
- 습식·건식 조건에 맞춰 배기가스 성분을 합산함
시험 포인트
| 문제에서 보이는 표현 | 정답으로 연결 |
|---|---|
| 탄소 1kg 완전연소 | 필요한 산소 8/3kg |
| 수소 1kg 완전연소 | 필요한 산소 8kg |
| 황 1kg 완전연소 | 필요한 산소 1kg |
공기비 m | 실제공기량 ÷ 이론공기량 |
| 건배기가스 산소농도로 공기비 계산 | m ≈ 21 ÷ (21-O₂%) |
| 습배기가스와 건배기가스 | 습식은 수증기 포함, 건식은 수증기 제외 |
| 과잉공기 증가 | 배기가스량·현열손실 증가 가능 |
자주 틀리는 포인트
- 수소 성분비와 수소가 요구하는 산소량의 계수를 혼동하지 않음
- 공기 중 산소의 질량비와 체적비를 같은 수치로 사용하지 않음
- 공기비가 클수록 완전연소와 효율이 무조건 좋아지는 것은 아님
- 습배기가스와 건배기가스는 수증기 포함 여부가 다름
기출 출제 이력
아래 기출은 위에서 정리한 개념이 실제 시험에서 어떻게 출제됐는지 확인하기 위한 근거 자료입니다.
수록 기출 44문항 · 22개 시험 회차 · 2010~2016년
출제 경향 — 수록 기출 44문항이 22개 회차에서 확인되며, 연료 성분에서 이론산소·공기비·건식 및 습식 배기가스량을 구하는 유형이 중심임