수소 4kg을 과잉공기계수 1.4의 공기로 완전 연소시킬 때 발생하는 … | [에너지관리기사 필기] 22년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[에너지관리기사 필기] 22년 2회차

수소 4kg을 과잉공기계수 1.4의 공기로 완전 연소시킬 때 발생하는 연소가스 중의 산소량은 약 몇 kg인가?

3.20

4.48

6.40

12.8

해설

수소의 완전 연소 반응식은  $2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$ 이다. 먼저 수소 4kg에 필요한 이론공기량을 구한다. 분자량: H₂=2, O₂=32, N₂=28이고, 수소 4kg = 4000g ÷ 2 = 2000mol이다. 반응식에서 H₂ : O₂ = 2 : 1이므로 필요한 O₂는 2000 ÷ 2 = 1000mol이고, 질량으로는 1000 × 32 = 32,000g = 32kg이다. 
공기 중 O₂의 질량비는 32 ÷ (32 + 28 × 79/21) = 32 ÷ 232 ≈ 0.232 또는 일반적으로 산소 21%, 질소 79% 기준이다. 이론공기량은 32 ÷ 0.232 ≈ 137.9kg이고, 과잉공기계수 1.4를 적용하면 실제 공기량 = 137.9 × 1.4 ≈ 193kg이다. 
실제 공급되는 산소량 = 193 × 0.232 ≈ 44.8kg이다. 연소가스에 남는 산소는 공급산소 - 소비산소 = 44.8 - 32 = 12.8kg이다.

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