대기환경기사 발열량 계산 — Dulong 식과 잠열 차감

저위발열량을 만드는 첫째 길은 고위발열량에서 잠열을 빼는 것이다. 수소는 연소해 자기 무게의 9배에 해당하는 물을 만들고, 연료에 든 수분도 함께 수증기로 날아간다. 생성 수분량은 수소 비율에 9를 곱한 값에 수분 비율을 더한 값이 되고, 여기에 잠열 약 580~600kcal/kg을 곱한 만큼을 고위발열량에서 뺀다. 고위발열량 15,000kcal/kg에 수소 20%, 수분 20%인 문항이라면 수소가 만드는 1.8kg에 연료의 수분 0.2kg을 더해 생성 수분이 2.0kg이 되고, 여기에 580kcal/kg을 곱한 1,160kcal을 빼어 약 13,800kcal/kg이 된다. 고위발열량 10,000kcal/kg에 수소 12%, 수분 0.3%인 문항이라면 생성 수분이 1.083kg이 되고, 여기에 600kcal/kg을 곱한 약 650kcal을 빼어 약 9,350kcal/kg이 된다. 재료의 식 표기는 잠열 계수 6을 곱하는 방식과 백분율을 대입하는 방식이 섞여 같은 차감을 두 가지로 적고 있으므로, 표기보다 차감의 뜻으로 확인하는 편이 안전하다.

둘째 길은 Dulong 식으로 발열량 자체를 만드는 것이다. 탄소 비율에 8080을, (수소 비율 − 산소 비율÷8)에 34400을, 황 비율에 2250을 곱해 더한다. 수소 항에서 산소를 8로 나누어 빼는 까닭은 그 산소가 이미 수소와 결합해 연소 열을 내지 못하기 때문이다. 탄소 84%, 수소 11%, 황 2.4%, 산소 1.3%인 문항이라면 탄소 항이 6,787.2, 수소 항이 약 3,728.1, 황 항이 54가 되어 약 10,569kcal/kg이 계산된다. 탄소 79%, 수소 14%, 황 3.5%, 산소 2.2%, 수분 1.3%인 문항이라면 약 10,253kcal/kg이 계산되는데, 재료는 계산값과 보기 값이 정확히 맞지는 않는다고 적고 있다. 이런 문항은 값을 외우기보다 성분을 어느 항에 넣고 무엇을 빼는지 순서를 익히는 데 쓴다.

계산에서 자주 틀리는 자리는 세 곳이다. 수소에 9를 곱하는 단계를 빼먹으면 생성 수분이 과소평가되고, 수소 항에서 산소를 8로 나누는 차감을 빠뜨리면 Dulong 식의 값이 부풀려지며, 수분 비율을 백분율 그대로 넣으면 차감량이 수십 배로 커진다. 성분 비율은 모두 소수로 바꾸어 대입한다.