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1[가스기사 필기] 16년 2회차
메탄을 공기비 1.3에서 연소시킨 경우 단열연소온도는 약 몇 K인가? (단, 메탄의 저발열량은 50MJ/㎏, 배기가스의 평균비열은 1.293kJ/㎏·K이고 고온에서의 열분해는 무시하고 연소 전 온도는 25℃이다.)
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해설

메탄 연소 CH4+2O2→CO2+2H2OCH_4+2O_2\to CO_2+2H_2O에서 CH₄ 1kmol(16kg)당 O₂ 2kmol(64kg)이 필요하므로 연료 1kg당 산소는 4kg이고, 이론공기량은 40.232≈17.2 kg\dfrac{4}{0.232}\approx17.2\,kg 공기/kg 연료이다.

공기비 1.3을 적용하면 실제공기량은 약 17.2×1.3≈22.4 kg/kg17.2\times1.3\approx22.4\,kg/kg이고, 연소가스량은 연료와 공급공기 질량의 합인 약 23.4 kg/kg23.4\,kg/kg이 된다.

단열연소온도는 T=T0+HlG⋅cpT=T_0+\dfrac{H_l}{G\cdot c_p}로 구하며, T0=298KT_0=298K, Hl=50000 kJ/kgH_l=50000\,kJ/kg, cp=1.293 kJ/kg⋅Kc_p=1.293\,kJ/kg\cdot K를 대입하면 T≈298+5000023.4×1.293≈298+1650≈1950KT\approx298+\dfrac{50000}{23.4\times1.293}\approx298+1650\approx1950K이 되어, 근사값으로 약 1961K이 답이 된다.

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