연소 계산 공식 정리

 

연소 공식을 이해하는 것은 화학공학, 환경공학, 에너지공학 등 여러 분야에서 필수적임.

특히 시험 대비를 위해 어떤 공식을 언제 적용해야 하는지 정확히 아는 것이 중요함.

아래 내용을 통해 연소 계산 공식과 공기비 개념을 정리함.

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1. 이론 산소량 (Oo) 계산법

이론 산소량(Oo)은 연료가 완전 연소하는 데 필요한 산소량을 의미함.

문제에서 단위를 확인한 후 적절한 공식을 사용해야 함.

(1) Oo 단위가 Kg/Kg일 때

공식:
Oo = 2.667C + 8(H - O/8) + S

(2) Oo 단위가 Sm3/Kg일 때

공식:
Oo = 1.867C + 5.6(H - O/8) + 0.7S

(3) Oo 단위가 Sm3/Sm3일 때

공식:
Oo = 0.5CO + 0.5H2 + 2CH4 + 3.5C2H6 + 5C3H8 + 6.5C4H10 - O2

 

✅ 공식 선택 기준:

1. Kg/Kg 공식 적용: 문제에서 "공기 몇 Kg으로 연소"라는 표현이 나오면 적용.
2. Sm3/Kg 공식 적용: 문제에서 "기체연료 몇 Sm3으로 연소"라는 표현이 나오면 적용.
3. Sm3/Sm3 공식 적용: 문제에 CO, CH4 등 불완전 연소 물질이 포함된 경우 적용.

💡 팁: 연료 성분을 알려주면 해당 성분의 비율을 이용해 계산해야 함. 예를 들어 연료 성분이 C: 80%, H: 15%, N2: 5%라면 C, H, O, S 값을 대입하여 Oo를 구하면 됨.

 

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2. 이론 공기량 (Ao) 계산법

이론 공기량(Ao)은 연료가 완전 연소하는 데 필요한 최소한의 공기량을 의미함.

(1) Oo가 Kg/Kg일 때

공식:
Ao = (1 / 0.232) × Oo

(2) Oo가 Sm3/Kg 또는 Sm3/Sm3일 때

공식:
Ao = (1 / 0.21) × Oo

 

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3. 공기비 (m) 계산법

공기비(m)는 실제 공급한 공기량(A)과 이론 공기량(Ao)의 비율임.

공식:
m = A / Ao

✅ 공기비 계산 유형:

1. m과 Ao를 주고 A를 구하는 경우:
   • A = m × Ao
2. A와 Ao를 주고 m을 구하는 경우:
   • m = A / Ao

💡 과잉공기 문제 풀이 팁:

• 문제에서 "과잉공기 몇 %로 연소"라는 표현이 나오면 m 값을 직접 제공하는 문제임.
• 예를 들어 과잉공기 10% → m = 1.1

 

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4. 연소가스 내 공기비 (m) 계산법

공기비(m)를 연소가스 조성을 이용해 계산할 수도 있음.

공식:
m = N2 / (N2 - 3.76(O2 - 0.5CO))

• N2, O2, CO 값이 주어지지 않으면 0으로 놓고 계산 가능.
• 대기 중 일반적인 질소(N2)와 산소(O2)의 비율은 다음과 같음.
  • N2 = 79%
  • O2 = 21%

이를 공식에 대입하면 간단한 식으로 변환 가능함.

공식 변형:
m = 21 / (21 - O2)

 

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5. 시험 대비 실전 팁

✅ 무조건 외우지 말고 문제 유형을 파악하라!

• 모든 공식을 암기할 필요 없이 문제에서 단위를 확인하고 적절한 공식을 선택하는 것이 중요함.
• 특히 Oo → Ao → m 순서로 풀이하는 경우가 많음.

✅ 과잉공기(m) 문제 쉽게 해결하기!

• 과잉공기 비율이 주어지면 공기비(m) 값을 직접 제공하는 문제이므로 쉽게 해결 가능함.

✅ 화학식 암기 필수!

• 메탄올(CH3OH), 옥탄(C8H18) 같은 화학물질을 모르면 문제를 풀지 못하는 경우가 많음.
• 이론 공부 중 등장하거나 모의고사에서 자주 출제되는 화합물은 미리 정리해서 암기해 두는 것이 좋음.

✅ 주어진 단위에 따라 공식을 선택하라!

• 문제에서 주어진 단위(Kg/Kg, Sm3/Kg, Sm3/Sm3)를 확인하고 적절한 공식을 선택해야 함.