발열량 구하기 - 환경기능사 필기대비 계산문제

환경기능사 필기대비 계산문제

고위 발열량, 저위 발열량 구하기

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고위(Hh) 발열량(듀롱식 - ★원소 분석법이다)
- Higher heating value
총발열량이라고 한다. 연료 중의 수분, 연소에 의해 생성된 수분의 응축열을 포함한 열량
Dulong식을 적용한다.

공식이 어려운것은 ... 어렵다. H-O/8 이 이해되는 면에서 쉽지만 나머지 큰 숫자들은 외워지지 않는다. 꼼수이지만 방법은 있다,

고위 발열량 공식

■ 쓰레기 조성성분이 탄소 50%, 수소 5%, 산소 39%, 질소 3%, 황 0.5% , 회분 2.5% 일때 듀롱식을 이용하여 고위발열량(kcal/kg)을 구하라?

①3900 ②4100 ③5500 ④7400kcal/kg

공식을 기억해야하는데...
Hh = 8100C + 34000(H-O/8) + 2500S

8100 x 0.5 = 4050
+ 34000 x ( 0.05 - 0.048) = 42.5, O/8은 0.39/8 =0.048이다.
+ 2500 x 0.005 = 1.25, 황 0.5% = 0.005이다.
= 4050 + 42.5 + 1.25
= 약 4100kcal/kg

정답은 2번, 약 4100kcal/kg 이다.
자세히 보면, 4100이라는 수치는 8100 x 탄소비율 값과 비슷하다. 맞다. 34000 x (수소 -산소비율)의 값은 1% 수준이고, 황의 비율값은 0.1%도 안된다. 그냥 탄소 비율값을 구해서 + a(1%)를 더해주면, 비슷하게 나온다.

Hh = 8100 x 0.5 = 4050, + a
Hh = 4050 + 40 = 4090
다른 문제도 가능한지 풀어보자
** 안된다. 수소함량에 따라 크게 변한다.


■ 쓰레기원소 분석한 결과 탄소 42%, 수소 8%, 산소 40%, 황 2% , 회분 7% 일때 듀롱식을 이용하여 고위발열량(kcal/kg)을 구하라?

①4100 ②4300 ③4500 ④4800kcal/kg

먼저 편법을 이용해보자 (수소가 8%면 많은데...)
8100 x 0.42 = 3402 + a (1%)
= 약 3450kcal/kg

공식에 적용
Hh = 8100C + 34000(H-O/8) + 2500S
H-O/8 =0.08-0.4/8 = 0.08-0.05
8100 x 0.42 = 3402
+ 34000 x 0.03 = 1020
+ 2500 x 0.02 = 50
= 4472kcal/kg

★ 저위(Hl) 발열량
- Lower heating value
통상적으로 소각로의 설계기준이 되는 진발열량
고위발열량에서 수분 및 연소에 의해 생성된 수분의 응축열을 제외한 열량, 먼저 고위발열량을 알아야 한다. 대부분의 문제는 고위발열량을 제시해 주고 저위 발열량을 구하는 문제가 나온다.

저위 발열량 공식

■문제, 중량비로 수소 13.5%, 수분 0.65%의 연료의 고위발열량이 11,000kcal/kg의 저위발열량은?

주어진 %가 0.65% 이렇게 나오면 많이 헷갈린다. 한순간에 답이 틀린다. 0.65%를 0.0065로 환산하지말고 그냥 계산기에 %로 때려 넣자.

저위발열량 (Hl)
= Hh - 600(9H + W)
= 11.000 - 600(9 x 13.5% + 0.65%)
= 11,000 - 600( 9 x 0.135 + 0.0065)
= 11,000 - 732.9
= 10,267kcal/kg

저위발열량은 그나마 좀 외우기가 쉽다.

■문제, 중량비로 수소 15%, 수분 1%의 연료의 저위발열량이 12,184kcal/kg의 고위발열량은?

저위발열량공식에서 고위발열량을 구하라는 문제이다. 자리만 바꿔 주면된다.

저위발열량 (Hl)
12,184 = Hh - 600(9H + W)

Hh = 12,184 + 600(9H+W)
= 12,184 + 600(9 x 15% + 1%) 그대로 계산기를 때리면,
= 13,000kcal/kg

 

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