과잉공기 기준. C2H4 40 kg 연소 800 kg 공기 공급

C2H4 40 kg을 연소시키기 위해 800 kg의 공기를 공급하였다.

과잉공기 백분율은 약 몇 %인가?

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[1] 연료의 몰수 계산

C2H4의 몰질량 = 2(12) + 4(1) = 28 g/mol 이므로,

40 kg / (28 g/mol) = 1.4286 kmol C2H4

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7738 )

[2] 화학량론적 산소 기체의 몰수 계산

균형 맞춘 반응식

C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O

C2H4 : O2 = 1 : 3 계수비(= 몰수비) 이므로,

C2H4 : O2 = 1 : 3 = 1.4286 kmol : ? kmol

? = 3 × 1.4286 = 4.2858 kmol O2

[3] 공기의 몰수 계산

기체 반응의 경우, “몰수비 = 부피비” 이고,

공기 중 산소의 부피비 = 21% 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/3707 )

4.2858 kmol / (21/100) = 20.4086 kmol 공기

[4] 공기의 질량 계산

공기의 평균 분자량 = 28.84 g/mol 이므로,

20.4086 kmol × (28.84 g/mol) = 588.58 kg 공기

---> 이론 공기량

[5] 과잉공기 백분율 계산

[(800 – 588.58) / 588.58] × 100 = 35.92%

또는

(800 / 588.58 – 1) × 100 = 35.92%

답: 35.92%

[참고] 과잉공기 백분율 계산 공식

▶ 이론 공기량(질량) = (연료의 질량 / 연료의 몰질량) × (O2의 계수 / 연료의 계수) / 0.21 × 28.84

▶ 과잉공기 백분율 = [(실제 공기량 – 이론 공기량) / 이론 공기량] × 100

▶ 이론 공기량 = (40 kg / 28) × (3 / 1) / 0.21 × 28.84 = 588.57 kg

▶ 과잉공기 백분율 = (800 – 588.57) / 588.57 × 100 = 35.92%

[참고] 과잉공기 백분율과 공기비

▶ 과잉공기 = 실제 공기량 – 이론 공기량

▶ 과잉공기 백분율 = (과잉공기 / 이론 공기량) × 100 = (m – 1) × 100

▶ 공기비(m) = 실제 공기량 / 이론 공기량

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/14832 ] 수소 20 kg을 완전 연소시킬 때, 산소 200 kg을 함유하는 공기를 공급

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과잉공기 기준. C2H4 40 kg 연소 800 kg 공기 공급