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건조오븐 내부의 온도가 150 ℃인 작업장에서 크실렌이 시간당 1.5 L씩 증발하고 있다. 폭발을 방지하기 위한 실제 환기량(m³/min)을 구하시오.

(단, 작업장은 1기압이고 크실렌의 분자량은 106, 비중은 0.88이다. 폭발농도 하한치(LEL)는 1 %, 안전계수는 5, 온도에 대한 보정상수는 0.7이다.)

해설

Q21=24.1×S×W×C×102M×LEL×B=24.1×0.88×1.5×5×102106×1×0.7=214.37 m3/hr=3.57 m3/minQ_{21}=\dfrac{24.1\times S\times W\times C\times 10^{2}}{M\times \mathrm{LEL}\times B}=\dfrac{24.1\times 0.88\times 1.5\times 5\times 10^{2}}{106\times 1\times 0.7}=214.37\ \mathrm{m^3/hr}=3.57\ \mathrm{m^3/min}

Q150=3.57×273+150273+21=3.57×1.4388=Q_{150}=3.57\times\dfrac{273+150}{273+21}=3.57\times 1.4388= 5.14 m3/min5.14\ \mathrm{m^3/min}


[해설]

폭발방지 환기량은 LEL을 기준으로 먼저 21 ℃ 환기량을 구한 뒤, 절대온도비로 실제 온도에 맞게 보정한다.

Q21 = (24.1 × S × W × C × 102) ÷ (M × LEL × B)
= (24.1 × 0.88 × 1.5 × 5 × 102) ÷ (106 × 1 × 0.7)
= 214.37 m3/hr = 3.57 m3/min
Q150 = 3.57 × (273 + 150) ÷ (273 + 21)
= 5.14 m3/min

식 분자의 몰부피는 21 ℃·1기압 값이라서 계산 결과가 21 ℃ 기준 환기량이 된다.

보정상수 B는 고온에서 폭발하한 자체가 낮아지는 것을 반영하는 값으로, 120 ℃ 이상에서 적용한다.

절대온도비는 공기 부피의 팽창을 반영하므로 B와 별개로 반드시 함께 적용한다.

안전계수 5는 증기가 고르게 섞이지 않아 국부적으로 폭발범위에 드는 것을 감안한 여유분이다.

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