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01연소계산
연소계산
연소의3요소
원자량 및 분자량
아보가드로의 법칙
- 온도와 압력이 일정할 경우 같은 부피에는 같은 수의 분자가 포함되어 있음
- 표준상태에서 1몰의 부피는 22.4, 분자수 6.023*10^23개
공기조성비
연소반응식
이론산소량
G11 이론산소량(O₀)
이론산소량(O₀)체적계산 [Nm³/kg]
\[ O_{0}[Nm^3/kg]=22.4(\frac{C}{12} +\frac{H-\frac{O}{8}}{4}+\frac{S}{32}) \\
=1.867C+5.6(H-\frac{O}{8})+0.7S \]
질량계산식 [kg/kg]
\[ O_{0}[kg/kg]=32(\frac{C}{12} +\frac{H-\frac{O}{8}}{4}+\frac{S}{32})\\=2.67C+8(H-\frac{O}{8})+S \]
이론공기량
G11 이론공기량(A₀)
이론공기량(A₀)체적계산식[Nm³/kg]
$$ A_0[Nm/kg]=\frac{O_0}{0.21}\\=8.89C+26.67(H-\frac{O}{8})+3.33S $$
질량계산식[kg/kg]
$$A_0[kg/kg]=\frac{O_0}{0.232}\\=11.51C+34.48(H-\frac{O}{8})+4.31S $$
실제공기량
\[A=A_0+A_s=mA_0\]
공기비
G2 공기비(m)계산
\[ m=\frac{N_2}{N_2-3.76(O_2-0.5CO)} \]
\[3.76=\frac{공기중N비}{공기중O비}=\frac{79}{21}\]
\[m=\frac{A}{A_0}=\frac{CO_{2max}}{CO_2}=\frac{21}{21-{O_2}} \]
공기비가 클때 나타나는 현상
공기비가 작을 때 나타나는 현상
최대탄산가스율
G3 [CO₂]max
\[ [CO_2]{max}=\frac{CO_2}{G_{0d}}\times 100\\
=\frac{21(CO_2+CO)}{21-O_2+0.395CO} \]
연소가스량
G4 건연소가스량(Gd)
이론건연소가스량
\[ G_{0d}[kg/kg]\\=(1-0.232)A_0+3.67C+2S+N \]
\[ G_{0d}[Nm³/kg]\\=(1-0.21)A_0+1.867C+0.7S+0.8N \]
실제건연소가스량=이론건연소가스량+과잉공기량(m-1)A₀
\[ G_{d}[kg/kg]\\=(m-0.232)A_0+3.67C+2S+N \]
\[ G_{d}[Nm³/kg]\\=(m-0.21)A_0+1.867C+0.7S+0.8N \]
G4 이론습연소 가스량(G₀w)
이론습연소가스량=이론건연소량+과잉공기량+연소생성 수증기량
\[G_{0w}[kg/kg]=G_{0d}+(9H+W)\\=(1-0.232)A_0+3.67C+2S+N +(9H+W)\]
\[G_{0w}[Nm³/kg]=G_{0d}+1.244(9H+W)\\
=(1-0.21)A_0+1.867C+0.7S+0.8N\\
+1.244(9H+W)\]
습연소가스량
\[G_{w}[kg/kg]=G_{d}+(9H+W)\\
=(m-0.232)A_0+3.67C+2S+N +(9H+W)\]
\[G_{w}[Nm³/kg]=G_{d}+(9H+W)\\
=(m-0.21)A_0+1.867C+0.7S+0.8N\\
+1.244(9H+W)\]
발열량 : 연료가 완전연소할 때 발생하는 총 에너지
G5 발열량계산
$$ H_h=8100C+34000(H-\frac{O}{8})+2500S \\ H_h=H_l+600(9H+w) $$
연소온도
연소온도
\[t_0=\frac{H_l}{G_v C}+t[℃]\]
\[G_v:연소가스량 C:연소가스정압비열
\\t:기준온도, H_l:저위발열량\]
연소온도에 영향을 미치는 것
\[t_0=\frac{H_l+Q_a+Q_f}{G_v C}+t[℃]\]
\[G_v:연소가스량 C:연소가스정압비열
\\Q_a:공기의 현열, Q_f:연료의 현열,
\\t:기준온도, H_l:저위발열량\]
연소온도를 높이는 방법
비중량
\[\gamma=\frac{mg}{V}[N/m^3]\]
비체적
\[v=\frac{V}{m}=\frac{1}{\rho}[m^3/kg]\]
밀도
\[\rho=\frac{m}{V}=\frac{\gamma}{g}[kg/m^3]\]
압력
\[P=\frac{F}{A}\]
I1 압력환산 101324=10332=760
1ATM=1.01325bar=101,325Pa
=10,332kg/cm²=10.33mAq
=760mmHg
열정산
- 장치 내의 열의 행방을 파악하기 위해서
- 작업방법을 개선하기 위해서
- 열설비의 신축및 개축시 기초자료로 활용하기 위해서
- 열설비의 성능을 파악하기 위해서
- 열효율, 열손실의 파악을 위해서
E8열정산*
입열항목
- 공기의 현열
- 급수의 현열
- 연료의 현열
- 연료의 연소열
출열항목
- 재의 현열
- 배기가스 보유 열량
- 불완전연소에 의한 열 손실
- 노벽의 흡수 열량
- 증기의 보유 열량
- 미연분에 의한 열 손실
2601
습증기의 엔탈
\[h_x=h’+x(h”-h’)\]
\[=h’+x \gamma [kJ/kg]\]
\[h’:포화수비엔탈피, h”:건포화증기 비엔탈피\\
x:건조도, \gamma:물의증발잠열\]
상당증발량
\[G_e=\frac{G_a(h_2-h_1)}{2256}[kg/h]\]
\[G_a:실제증발량,\\
h_1:급수의 비엔탈피,h_2:발생증기비엔탈피\]
보일러 마력
\[BHP=\frac{G_a(h_2-h_1)}{2256\times15.65}\]
\[G_a:실제증발량,\\
h_1:급수의 비엔탈피,h_2:발생증기비엔탈피\]
보일러효율
\[\eta_B=\frac{G_a(h_2-h_1)}{G_f\times H_l}\times 100[\%]\]
\[=\frac{G_e\times 2256}{G_f\times H_l}\times 100[\%]\]
\[G_a:실제증발량,\\
h_1:급수의 비엔탈피,h_2:발생증기비엔탈피\]
\[G_f:연료사용량,H_l:연료발열량\]
전도
전도
푸리에의 열전도 법칙
\[Q=\lambda A\frac{\Delta t}{L}[W]\]
원통에서의 열전도
D72 전도열계산(중공원통)
$$ Q=\frac{2\pi L(r_o-r_i)}{\frac{1}{\lambda}\ln\frac{r_o}{r_i}}\\
=\frac{2\pi L(r_o-r_i)\times \lambda}{\ln\frac{r_o}{r_i}} $$
대류
D9 대류전열량
$$ Q_2=\alpha\times (T_1-T_2) $$
복사
D9 복사전열량
$$ Q_1=\epsilon \sigma(T_1^4-T_2^4) $$
$$ Q=\epsilon\cdot C_b\cdot\{(\frac{T_1}{100})^4\cdot (\frac{T_2}{100})^4\}\cdot F_1 $$
열관류율
D73 다층벽 열전도열 계산
\[Q=\frac{1}{\frac{b_1}{\lambda_1}+\frac{b_2}{\lambda_2}+\frac{b_3}{\lambda_3}}\cdot F\cdot\Delta t\]
대수평균온도차(LMTD)
E3 대수온도차(*LMTD)
\[LMTD=\frac{\Delta t_1-\Delta t_2}{\ln(\frac{\Delta t_1}{\Delta t_2})} \]
2601
대향류:두 유체가 서로 반대 방향으로 흐르면서 열을 교환하는 방식
평행류: 두 유체가 같은 방향으로 흐르면서 열을 교환하는 방
효율
보일러효율
C4 보일러효율(η)
$$ \eta=\frac{G_a\times (h_2-h_1)}{G_f\times H_l}\times 100
\\=\frac{G_e\times2256}{G_f\times H_l}\times 100[\%]$$
$$ \eta=(1-\frac{손실열}{입열})\times 100 $$
Ga:증발량, h1:급수비엔탈피,h2:증기비엔탈피,
Gf:연료량, Hl:저위발열량
온수보일러효율
연소효율
전열효율
열효율
에너지 방정식
\[Q=m(h_2-h_1)+\frac{m}{2}(v_2^2-v_1^2)+mg(z_2-z_1)+W_t\]
열전달량=엔탈피변화량+운동에너지변화량+위치에너지변화량+일
강판의 효율
E9 리벳이음*
인장응력계산
\[ \sigma_t=\frac{W}{t\times(P-d)} \]
\[ \eta=(1-\frac{d}{P})\times 100 \]
P : 리벳의피치, d : 리벳의지름
2601
피토관에 의한 유속
I2 정압계산(*피토관)
\[ V=\sqrt{2g\frac{P_t-P_s}{\gamma}} =\sqrt{2gh}\]
\[P=\rho gh=\gamma h(\rho 밀도) \]
\[ \gamma(물의 비중량) : 1000[kgf/m^3] \]
\[ 1[atm]=760[mmHg]\]
\[=10332[mmHO]=101.325[kPa] \]
Pt 전압 Ps정압 γ공기밀도
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- 전압=정압+동압
- 정압:유체가 관 내를 흐르고 있을 때 흐름과 직각방향으로 작용하는 압력
- 동압:흐름에 상대되는 압력
I1 절대압력=대기압-진공압력
$$ H=Z+\frac{P}{\gamma}+\frac{V^2}{2g} $$
I1 절대압력=대기압-진공압력
$$ 1.0332-(\frac{500}{760}\times 1.0332)=0.353[kgf/cm^2\cdot a] $$
레이놀즈수
ppm
송풍기 및 펌프의 성능특성
F7 송풍기의 상사*
\[Q_2=Q_1\times \frac{N_2}{N_1}\times (\frac{D_2}{D_1})^3(풍량)\]
\[P_2=P_1\times (\frac{N_2}{N_1})^2\times (\frac{D_2}{D_1})^2(풍압)\]
\[L_2=L_1\times (\frac{N_2}{N_1})^3\times (\frac{D_2}{D_1})^5(축동력)\]
2601
F8 원심펌프 비교회전도*
비교회전속도(비속도) : 토출량이 1[m³/min], 양정이 1[m]가 발생하도록 설계한 경우의 판상 임펠러의 분당 회전수를 나타낸다
$$ N_s=\frac{N\sqrt{Q}}{(\frac{H}{n})^{\frac{3}{4}}} $$
N회전수 Q유량
H양정 Z단수
2601
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