CH 4 와 공기를 사용하는 열 설비의 온도를 높이기 위해 산소(O 2 )를 추가로 공급하였다. 연료 유량 10Nm 3 /h 의 조건에서 완전 연소가 이루어졌으며, 수증기 응축 후 배기가스에서 계측된 산소의 농도가 5%이고 이산화탄소(CO 2 )의 농도가 10%라면, 추가로 공급된 산소의 유량은 약 몇 Nm 3 /h 인가?

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1[에너지관리기사 필기] 21년 2회차

CH₄와 공기를 사용하는 열 설비의 온도를 높이기 위해 산소(O₂)를 추가로 공급하였다. 연료 유량 10Nm³/h 의 조건에서 완전 연소가 이루어졌으며, 수증기 응축 후 배기가스에서 계측된 산소의 농도가 5%이고 이산화탄소(CO₂)의 농도가 10%라면, 추가로 공급된 산소의 유량은 약 몇 Nm³/h 인가?

2.4

2.9

3.4

3.9

해설

메탄 10Nm³/h가 완전연소( $\mathrm{CH_4}+2\mathrm{O_2}\rightarrow\mathrm{CO_2}+2\mathrm{H_2O}$ )하면 CO2가 10Nm³/h 발생하는데, 건조 배기가스 중 CO2 농도가 10%이므로 전체 건조 배기가스량은  $V=\dfrac{10}{0.10}=100\ \mathrm{Nm^3/h}$ 이다.
O2(5%)는 5Nm³/h, 나머지는 공기 유래 질소로  $\mathrm{N_2}=100-10-5=85\ \mathrm{Nm^3/h}$ 이며, 이로부터 역산한 공급공기 중 산소량은  $0.21\times\dfrac{85}{0.79}\approx22.59\ \mathrm{Nm^3/h}$ 이다.
완전연소에 필요한 총 산소량(이론산소 20 + 과잉산소 5 = 25Nm³/h)에서 공기 유래 산소량을 빼면, 추가로 공급된 순산소 유량은  $25-22.59\approx2.4\ \mathrm{Nm^3/h}$ 가 된다.

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