개념 한 쪽
에너지관리기사 화염온도 — 높이는 조작과 공기량
화염온도는 연소로 생긴 열을 얼마나 적은 가스가 나눠 가지는지로 정해진다. 온도를 높이는 조작과 낮추는 조작, 배기가스의 이산화탄소 농도로 공기비를 잡는 법, 메탄·메탄올·프로판에 드는 공기량 계산을 본다.
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뜻
화염온도를 높이려면 연료와 공기를 예열하고, 완전연소를 이루고, 연소실의 열손실을 줄인다. 반대로 과잉공기를 늘리면 연소에 쓰이지 않은 질소가 열을 나눠 가져 온도가 내려간다. 그래서 화염온도를 높이는 조작으로 과잉공기 증가를 고르면 틀린다.
배기가스의 이산화탄소 농도는 공기비를 알려 준다. 벙커 C유 55L/h, 밀도 0.93g/cm³, 이론공기량 12.5Nm³/kg, CO2max 15.5%, 실제 CO2 13.4%라면 공기비는 15.5÷13.4≈1.157이고, 55×0.93×12.5×1.157÷60≈12.33Nm³/min이 필요하다.
메탄은 CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O로 타므로 1Nm³당 이론공기량은 2÷0.21≈9.52Nm³다. 메탄 8kg은 0.5kmol이므로 0.5×9.52×22.4≈107Sm³가 된다.
메탄올은 CH₃OH+1.5O₂→CO₂+2H₂O로 타서 1kg당 이론공기량이 약 5.0Sm³다. 프로판 1m³의 이론공기량 23.8m³에 공기비 1.15를 곱하면 실제공기량은 약 27.37m³다. 같은 연료라도 기준이 부피인지 질량인지에 따라 계산의 출발점이 달라진다.
예제
선지 판단은 화염온도를 높이는 조작에 예열·완전연소·단열을 넣고 과잉공기 증가를 빼는지, CO2 농도로 공기비를 구해 실제공기량 12.33Nm³/min을 얻는지, 메탄 1Nm³에 9.52Nm³를 적용하는지, 메탄올 1kg에 약 5.0Sm³를 얻는지에서 갈린다. 12.33Nm³/min과 107Sm³가 그 예다. 과잉공기를 늘리면 화염온도가 오른다고 본 선지, 프로판 실제공기량에 공기비를 곱하지 않은 선지는 어긋난다.
자주 묻는 물음
- 화염온도를 높이는 조작에는 무엇이 있나요?
- 연료와 공기의 예열, 완전연소, 연소실 단열입니다. 과잉공기 증가는 온도를 낮춥니다.
- 배기가스 CO2 농도로 무엇을 알 수 있나요?
- 공기비를 알 수 있습니다. CO2max를 실제 CO2 농도로 나눈 값이 공기비입니다.
- 메탄 1Nm³의 이론공기량은 얼마인가요?
- 약 9.52Nm³입니다. 산소 2Nm³를 공기 중 산소 비율 0.21로 나눈 값입니다.
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