아래 표와 같은 질량분율을 갖는 고체 연료의 총 질량이 2.8kg일 때… | [에너지관리기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[에너지관리기사 필기] 21년 3회차

아래 표와 같은 질량분율을 갖는 고체 연료의 총 질량이 2.8kg일 때 고위발열량과 저위발열량은 각각 약 몇 MJ인가?
C(탄소) : 80.2%
H(수소) : 12.3%
S(황) : 2.5%
W(수분) : 1.2%
O(산소) : 1.1%
회분 : 2.7%
반응식 고위발열량(MJ/kg) 저위발열량(MJ/kg)
 $\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}$ 32.79 32.79
 $\mathrm{H} + \dfrac{1}{4}\mathrm{O_2} \rightarrow \dfrac{1}{2}\mathrm{H_2O}$ 141.9 120.0
 $\mathrm{S} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{SO_2}$ 9.265 9.265

반응식	고위발열량(MJ/kg)	저위발열량(MJ/kg)
$\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}$	32.79	32.79
$\mathrm{H} + \dfrac{1}{4}\mathrm{O_2} \rightarrow \dfrac{1}{2}\mathrm{H_2O}$	141.9	120.0
$\mathrm{S} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{SO_2}$	9.265	9.265

44, 41

123, 115

156, 141

723, 786

해설

표의 발열량은 각 가연성분 1kg당 발열량이므로, 연료의 질량분율(C 80.2%, H 12.3%, S 2.5%, W 1.2%, O 1.1%, 회분 2.7%)을 곱해 단위질량당 발열량을 구한 뒤 총 질량 2.8kg을 곱한다. 산소·수분·회분은 표에 반응식이 없어 발열에 기여하지 않는다.

고위발열량은 탄소 32.79, 수소 141.9, 황 9.265 MJ/kg을 적용한다.
$H_h = 2.8\times(0.802\times32.79 + 0.123\times141.9 + 0.025\times9.265)$
$= 2.8\times43.98 \fallingdotseq 123\ \mathrm{MJ}$

저위발열량은 수소만 120.0 MJ/kg으로 바뀌고 탄소·황은 동일하다.
$H_l = 2.8\times(0.802\times32.79 + 0.123\times120.0 + 0.025\times9.265)$
$= 2.8\times41.29 \fallingdotseq 115\ \mathrm{MJ}$

두 값의 차 약 7.5MJ은 수소가 연소해 생긴 수증기의 응축잠열에 해당한다. 표에서 수소만 고위(141.9)와 저위(120.0)가 다르고 탄소·황은 같은 값인 이유가 바로 이것이다.

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