연소공학 공식 및 내용정리제1장 연소와 연료*반응속도①0차반응: 반응속도가 반응물의 농도에 영향을 받지 않는 반응이다.②1차반응: 반응속도가 반응물의 농도에 비례하는 반응ln {C _{t}} over {C _{0}} =-Kt*연소속도의 정의: 단위표면적당 시간당 연료량(kg/m2 sec)*연소속도의 영향인자㉠산소의 농도㉡분무기의 확산 및 산소와의 혼합㉢반응계의 온도 및 농도㉣촉매㉤활성화 에너지*연소속도의 빠르기수소 > CO > 메탄 > 에탄 > 프로판 > N-부탄282 43.2*착화온도(℃) 높은순서CO > 수소 > 메탄 > 에탄 > 프로판 > N-부탄610 5703) 착화온도(발화점)/ 인화점/ 연소점3-1.1착화온도정의: 착화온도란 충분한 공기의 공급하에서 고체연료를 가열해 가면 어떤 온도에 달하여 더 가열하지 않아도 연료 자신의 연소열에 의하여 연소를 계속하게 되는 온도로서 발화점 이라고도 한다.3-1.2착화온도의 특성㉠가연물의 증발량이나 공기의 산소농도 및 압력이 높을수록 낮아진다.㉡화학결합의 활성도가 클수록 활성화 에너지는 작을수록 착화온도는 낮아진다.㉢산소와의 친화성 또는 호학반응성이 클수록 낮아진다.㉣열전도율이 낮고 비표면적이 클수록 착화온도는 낮아진다.㉤대체로 탄화수소의 착화온도는 분자량이 클수록 낮아진다.3-2.1 인화온도 및 연소온도㉠인화온도(인화점): 인화온도란 가연물질의 증기에 불씨(점화원)를 접촉하였을 때 연소되기 시작하는 최저 온도를 말한다.㉡연소온도(연소점): 가연물질이 5초 이상 연소를 계속 할 수 있는 온도를 말하며 일반적으로 인화 온도보다 10℃ 정도 높다.1-2 연료의 개요* 연료의 구비조건①발열량이 클 것②구입, 저장, 취급, 점화, 연소조절이 용이할 것③가격이 저렴할 것④오염물질이 발생되지 않을 것⑤점화 및 소호가 용이하고 부하변동에 따른 연소조절이 용이하여야 한다.*가연물의 구비조건①화학적으로 활성이 강하고 산소와 친화력이 클 것②반응열이 크고 활성화 에너지가 적을 것③표면적이 크고 열전도도가 적을 것1-3 연료의 특성(수분: 착화가 불량하고 열손실을 초래한다.②회분: 발열량이 낮고 연소효과가 나쁘다.③휘발분: 매연을 발생시킨다.④고정탄소: 발열량이 높고 연소성이 좋다.*탄화수소비(C/H)와 연료의 특성①중질연료 일수록 C/H 비는 크게 된다.㉠액체연료: 중유> 경유> 등유> 휘발분 순으로 C/H비 감소㉡기체연료: 올레핀계> 나프텐계> 아세틸계> 프로필렌> 프로판> 메탄 순으로 감소한다.②C/H비가 클수록 이론공연비는 감소한다.(무게비)③C/H비가 클수록 비교적 비점이 높은 연료이며 매연 발생이 쉽다.④C/H비가 클수록 휘도가 높고 방사율이 크며 장염이 된다.*기체연료의 특성①적은 과잉공기를 사용하여 완전연소 시킬 수 있다.②연소효율이 높고 매연이 발생하지 않는다.③회분이 거의 없으므로 분진이 발생하지 않는다.④황의 함량이 낮으므로 연소 후 SO2 생성량이 극히 적다.⑤부하의 변동범위가 넓고 연소조절이 용이하다.⑥저장 및 수송에 불편함이 따르고 시설비가 많이 든다.→옛적 이야기임 현재는 반대되는 이야기임*폭발범위와 연소반응속도영향인자① 폭발범위는 온도가 증가되면 더 넓어진다.②폭발범위는 또한 압력이 증가되면 더 넓어진다. 그러나 일산화탄소/질소/공기 시스템에서는 압력이 증가하면 폭발위험이 좁아진다.③불활성 가스의 종류에 따라 폭발범위가 다르다. 화염온도에서의 불활성 가스의 비율과 열전도도에 의하여 폭발범위가 결정된다.④연소 물젤에 미스트 또는 비말이 포함되어 있으면 폭발범위는 현저히 증가한다. 이러한 연소물질은 액체의 인화점 이하에서도 점화된다.⑤공기 중에서 연소되는 대부분의 물질은 산소, 염소, 이산화질소, 일산화질소 중에서도 연소된다. 산소 중에서의 폭발범위가 가장 넓으며 그 다음으로 염소 중에서의 폭발범위가 넓다.⑥난류상태에 있는 연소물질/ 공기 혼합물은 정온한 상태에 있는 같은 혼합물보다 심한 폭발을 일으킨다.*위험도와 혼합가스의 폭발범위①위험도: X(폭발하한값, VOL%), L(폭발상한값, VOL%)을 이용하여 상한과 하한의 차(폭발범위)를 하한값으로 나눈 것을 위험각 기체의 단독폭발한계치(상한계)제2장 연소계산*이론산소량 계산①모든 연료는 C,H,S만 연소시 산화된다.㉠ C + O2 + N2 → CO2 + N212kg 22.4 Nm31kg X=1.867 Nm3*CO2는 C를 태우면 1.867C(Nm3/kg) 나온다.㉡ H2 +{1} over {2}O2 + N2 →H2O + N22kg 11.2Nm31kg X= 5.6Nm3*H2O는 H2를 1kg 태우면 5.6H(Nm3/kg) 나온다.㉢ S + O2 + N2 → SO2 + N232kg 22.4Nm31kg X=0.7Nm3*SO2는 S를 1kg 태우면 0.7(Nm3/kg)나온다.④ O2 → O2 (연료중 산소량){22.4} over {32} =0.7(Nm ^{3} /kg)1) 고체 액체 연료인 경우㉠부피비① Oo (이론공기량)= 탄소O2 +수소 O2 + 황 O2 - 연료중의 O2= 1.867C +5.6H +0.7S -0.7 O(산소)②A0(이론공기량)Air : O2 = 1 :0.21Air= {O _{2}} over {0.21}THEREFORE A _{0} = {O _{0}} over {0.21}③Gow : 습배기 가스량Gow = CO2 + H2O + SO2 + 연료중의 N2 + 연료중의 수분 + 연료공기주의 질소=1.867C + 11.2H + 0.7S+ 0.8N +1.244W +0.79A0→A0를 구하고 1.244는{22.4} over {18} =1.244으로 물이다.④God(건배기 가스량)God = CO2 + SO2+ 연료중의 N2 + 연료공기 중의 N2= 1.867C + 0.7S + 0.8N + 0.79A0㉡무게비① C + O2 →CO212kg 32kg1kg X=2.67kg② H2 +{1} over {2} 2kg 0.5× 32kg1kg X=8kg③ S + O2 → SO232kg 32kg1kg X= 1kg*Oom= 2.67C + 8H +S - O(연료중 산소)*A _{om} = {1} over {0.233} O _{om}*O _{o} (무게비)= {32 TIMES 0.21} 0.5Nm33) CH4 + 2O2 + N2 → CO2 +2H2O +N222.4Nm3 2× 22.4Nm31Nm3 2Nm34) C3H8 + 5O2 +N2 → 3CO2 +4H2O + N21× 22.4Nm3 5× 22.4Nm31Nm3 5Nm3①기체인 경우 O`0(Nm3/Nm3) 이론산소량O`0(Nm3/Nm3) = 0.5H2+ 0.5CO+2CH4+{7} over {2}C2H6+5C3H8=0.5(H2+CO) +(m+ {n} over {4} )C _{m} H _{n} -`연료중`산소(m+ {n} over {4} )C _{m} H _{n}#→ CmHn의 종류별로 다 더해준다.*CmHn +(m+ {n} over {4} )O _{2}→mCO2+{n} over {2} H _{2} O*G`ow = H2+ CO+(m+ {n} over {2} )C _{m} H _{n} +0.79A _{0} +N _{2} +W-O _{2}*실제가스량실제가스량 =이론가스량 + 과잉공기량①기체연료인 경우G`w = Gow +(m-1)A0m:과잉공기량 1: 이론공기량G`d = God+ (m-1)A0②고체,액체연료의 경우Gw= Gow+(m-1)A0Gd=God+(m-1)A0*공기비(과잉공기계수)실제가스량= 이론가스량+과잉공기량→과잉공기량(m-1)A0, m=공기비m= {A} over {A _{0}}*공기비 계산(공기비= 등가비의 역수)①완전연소시(CO=0)m= {21} over {21-O _{2}}m= {A} over {A _{0}} = {A} over {A-m} ( THEREFORE A= {N _{2}} over {0.79} ,`m=과잉공기량)#```````````````````````````````````````````````````````````````( THEREFORE m:O _{2} =1:0.21,``m= {O _{2}} over {0.21} )#````````= {{N _{2}} over {0.79}} over {{N _{2}} over {0.79} - {O _{2}} over {0.21}} = {N over {가스량} TIMES 100(%)②SO2발생량X _{so _{2}} = {SO _{2} 발생량} over {가스량} TIMES 10 ^{6} ppm③DUST발생량X _{Dust} = {Dust발생량(mg/kg)} over {가스량(m ^{3} /kg)} (mg/m ^{3} ) →탄소(C)가 타지 않고 나온 곳으로 문제가 되는 것이다.*CO2(max)에 의한 공기비 계산m= {CO _{2} max`(` -> 1.867C)} over {CO _{2} `( -> 연료중`CO _{2`} `즉`G _{od} )}*공기비의 영향①공기비가 클 경우㉠연소실의 냉각효과를 가져온다.㉡배기가스의 증가로 인한 열손실이 증대된다.㉢배기가스의 온도저하(저온부식) 및 SOx. NOx등의 생성량이 증가한다.②공기비가 작을 경우㉠불완전연소의 원인(매연 및 검댕발생)이 된다.㉡불완전연소로 인한 열손실이 있다.㉢CO,HC의 농도가 증가한다.2-2 연료와 공기의 혼합비(1)공연비(AFR: Air Fuel Ratio)①정의: 원칙적으로 예혼합연소에 사용되는 용어로서 공기와 연료의 질량비를 공연비라고 한다.㉠무게비 공연비AFR _{m} = {M _{A} TIMES M _{a}} over {M _{f} TIMES M _{f}}㉡부피비 공연비AFR _{v} = {m _{a} TIMES 22.4} over {m _{f} TIMES 22.4}M _{A} =M _{1} X _{1} +M _{2} X _{2} + BULLET BULLET BULLET +M _{n} X _{n}##-> 공기1mol의`질량28.84 SIM 29(분자량)#M _{f} =M _{1} X _{1} +M _{2} X _{2} + BULLET BULLET BULLET +M _{n} X _{n}##-> 연료1mol의`질량(분자량)#m _{a} :연료용``공기의`mol수`=O _{2} (mol) TIMES {1} over {0.21}##M _{f} :연료의`mol수`=항상`1mol을`기준함#(2)연공비(FAR: Fuel Air RaI
대기 개론 공식 및 내용정리1장.*1기압(atm)=760mmHg =14.7psi수은의 밀도 13.6*mg/㎥= ppm×M(분자량)/22.4*기체인 경우: 표준물질은 0℃, 760mmHg (1atm)상태의 공기밀도 (1.293Kg/㎥)을 사용하여야 한다.*공기의 분자량 28~29g*Cs(mg/S㎥) = Ca(mg/a㎥)= Ca(mg)/(㎥×273/(273+t℃)×P/760)*pH=log(1/[H+])=14-poH2장 대기오염개론*대류권 지표~12㎞*대기수분 0.1~4% → 구름, 강우 발생 등 기상현상이 이 권역에서 국한 됨.상층권*위치 12~50㎞*오존의 밀도가 취대임 → 약 10ppm(25㎞부근)→ 오존층*성분 함량: N2〉O2〉Ar〉Co2〉 Ne*대기 내 체류시간: N2〉O2〉N2O〉CH4*태양상수: 대기권 밖에서 햇빛에 수직인 1㎠ 의 면적에 1분 동안에 들어오는 태양 복사 에너지의 양을 태양상수라고 한다. 그 값은 약 2cal/㎠ min 이다.3장대기오염의 역사와 사건*런던 스모그원인 및 메커니즘①석탄연료 소비증가 (특히, 가장 난방용)②SOx + 매연 +안개 → 농무형 스모그→진하다는 뜻→가시거리 100m 이하 짙은 안개형런던스모그 특징① 환원성 스모그② SOx 등 산성가스 산성 mist가 주오염물③ 고기압하의 새벽~ 이른 아침에 심함④ 습도 90% 이상⑤ 방사(복사)역전⑥ 개발도상국 또는 후진국형 대기오염*LA형 대기오염원인 및 메커니즘① 석유 연료 소비증가(특히 자동차용)② HC+NOx +hv(빛) → O3(촉매역활) → 연무형 스모그LA스모그의 특징① 산화성 스모그② 광산화물 / O3 등 옥시던트가 주 오염물③ 고기압하의 한낮에 심함④ 습도 70% 이하⑤ 침강역전⑥ 선진국형 대기오염런던형 대기오염 LA형 대기오염복사역전→하루를 기준으로 침강성 역전 →지속적으로※대기오염의 역사*공통적인 기상인자: 기온역전, 무풍상태뮤즈계곡사건1930/12월벨기에계곡분지SOx, 먼지횡빈(요코하마)사건1946년/12월일본임해지역SOx, 먼지도노라사건1948년/10월미하여 생기기도 하고 큰 물체로부터 분산하여 생기기도 하는 입경 0.01~10㎛ 정도의 액체상 입자이다.*특징공기 중에 부유하기도 하고 큰것은 침강하기도 한다. 수평거리가 1㎞이상으로 회백색을 띠며 일명 증기 라고도 한다. 안개(fog)와는 가시거리로서 구분지기도 한다.4)안개(fog)*성상분산질이 눈에 보이는 액체입자로서 수증기의 응축에 의하여 생성되며 가시거리가 연기에 가까운 경우를 말한다.*특징습도가 100% 정도 수평시정거리는 1㎞ 미만이다. 가시거리가 1㎞ 이상이 될 경우는 안개라 하지 않고 미스트(mist)라고 한다. 박무는 습도가 70%이하이며 이들과는 습도로서 구분짓기도 한다.5)박무(haze)*성상대단히 작은 건조한 분산질이 대기 중에 떠있는 현상을 말한다.*특징습도가 70%이하이고 검은 배경에는 청자색을 밝은 배경에서는 황갈색을 나타낸다.6)새척제거(Wash out)-강수입자에 의해 대기 중 기체상 물질 및 입자상 물질이 제거되는 것으로 오염물질의 제거효율은 강수입자의 낙하속도와 단면적에 비례한다. 가스상 물질은 흡수 입자상 물질은 충돌 및 접촉차단 효과에 의해 제거된다.7)레인아웃(rain out), 스노아웃(Snow out)-대기 중의 미립자나 이온의 핵으로 하여 주변에 수증기가 응결하여 제거되는 기구로서 물방울을 형성할 경우 레인아웃 이라 하고 빙정핵으로 눈송이를 형성할 경우 이를 스노우 아웃이라 한다.7-4 유해물질과 그 영향1)다이옥신의 특성①증기압이 낮으며 열적 안정성이 높아 700℃ 이상의 고온에서 분해된다.②물에 대한 용해도는 낮으나 벤젠 등의 유기용매에는 녹는 지용성이다.③저온 400℃에서는 재생성을 가지며 흡착성이 커 토양오염의 원인이 되기도 한다.④PCDD는 2개의 벤젠고리에 산소가 2개 PCDF는 산소가 1개 결합되어 있다.⑤PCDDs의 허용농도는 가장 독성이 강한 2,3,7,8-TCDD를 기준한 독성 등가인자로 나타낸다.⑥열적 안정성이 높아 700℃ 이상의 고온에서 열분해를 개시하여 1000~1200℃의 고온에서 최소화 og {I _{0}} over {I _{t}} =100`log {1} over {t}-공기중 1000m당의 coh 값으로 표준화 한다면coh1000 = coh×1000=( {(OD)/0.01} over {L} ) TIMES 1000 coh1000=( {log(1/t)/0.01} over {L} ) TIMES 1000*coh에 따른 대기오염도: 깨끗한 공기에 대한 coh의 값은 0이며 1coh 단위는 0.977의 투과도를 갖는다. 그러므로 coh 값이 크다는 것은 빛의 투과율이 낮다는 것이며 그 만큼 대기오염도는 높다고 할 수 있으나 반드시 그렇다고 할 수 없다.coh/1000ftcoh/1000m대기오염의 정도0~0.90~3약하다1~1.93.3~6.5보통이다2~2.96.6~9.8심하다3~3.99.9~13.1아주심하다4~13.2~극심하다8장 가스상 물질이 특성과 영향*가스상 물질의 공통적인 특성①기체의 점도는 온도가 높을수록 증가한다.②기체의 용해도는 온도가 낮을수록 증가된다.*용해도 크기: HCl 〉HF 〉NH3 〉SO28-1황산화물SO2의 생성①일반적인 정의 : SOx = SO2 +SO3②연소시 배출비율: SO2 : SO3= 95%↑ : 5%↓③자연적 배출량과 인위적 배출량이 각각 50% 정도 (황화합물을 SO2로 환산한 경우)이다.SOx 의 대책①발생억제: 중유탈황, 저유황원유수입②처리기술(대책): 흡수법, 흡착법, 산화법 등SOx의 물리화학적 특성①SOx는 무색의 자극성 기체로서 주로 환원제로 작용한다.②실제 연소과정에서는 이론적 예상치 보다 온도가 낮을수록, 과잉공기량의 투입량이 적을수록, 연료의 투입량이 많을수록 SO2에서 SO3로의 전환이 억제된다.1)SO2 (아황산가스)①무색, 자극성 기체로서 수용성이다.②대기상태에 따라 산화제 및 환원제로 작용하며 표백력이 강하다.③물에 대한 용해도는 비교적 큰 편 이어서 산성강우의 주된 원인이 된다.④자연적 발생량과 인위적 발생량이 각각50% 정도 (황화합물을 SO2로 환산한 경우)2)SO3(삼산화황)①수증기 또NO2가 당일의 최소량보다 약간 높은 안정치를 유지한다.②출근시간을 전후에서 자동차의 교통량이 증가하면서 NOx 농도는 점차 증가되기 시작한다.③일출 후가 되면 태양의 복사에너지를 흡수하여 NO가 NO2로 산화되면서 NO의 농도는 감소하고 NO2의 농도는 증가한다. 이때 NO2가 정상적인 변화를 한다면 광분해에 의하여 감소되는 동시에 NO의 농도는 증가하여야 할 것이다. 그러나 실제로는 그림에서 보는 바와 같이 그 반대로 NO의 농도는 감소하고 NO2의 농도가 증가하게 된다.④대기 중에 존재하는 유기물이 광산화되어 과산화기를 만들고 이들이 NO를 산화시켜 대기중의 NO2 농도와 O3 농도는 한낮을 전후하여 최고 농도를 나타내게 된다.⑤오후가 되면서 일사량도 감소되어 NO2의 농도와 오존의 생성량은 감소되지만 오후의 러시아워를 전후하여 교통량의 증가와 함께 NO의 농도는 다시 상승한다.☆ NOx의 저감대책①연료개선: 청정에너지로 전환②연료방식개선: ㉠저공기비연료 ㉡예열공기온도저감 ㉢연소실 열부하 저감등③연소장치개선: 2단연소, 배기가스재순환, 농담연소, 에멀전연소8-3 일산화탄소*CO의 물리화학적 특성①혈액 중 헤모글로빈(Hb)과 결합력이 산소(O2)의 약 210배 정도 강하다.②CO는 생리적으로는 매우 유독하나 CO자체의 독성은 아주 낮은 편에 속한다.③국내 CO의 배출비율은 자동차가 85%이상으로 가장 높게 나타나고 있다.*완전연소의 구비조건(3TO)①Turbulence: 공기와 연료를 충분히 혼합시킬 것②Time: 충분한 연소시간을 제공할 것③Temperature: 연소실 내의 온도를 높게 할 것④Oxygen: 적절한 산소 즉 공기를 공급할 것8-4 불소 및 그 화합물1)불소(F2)① F는 천연적으로 산출되지 않으며 형석, 빙정석, 인광석 등의 광물로 산출된다.2)불화수소(HF)물에 대한 용해도가 매우 높다.*생성→알루미늄 공업, 인산, 인산비료공업, 유리공업, 요업8-5 염소 및 그 화합물*물리화학적 특성① 염소(Cl2)→상온에서는 황록색의 자극성이 있는질: SOx, HF③실내작업장 오염도의 지표가 되는 물질: CO2④광화학반응의 척도가 되는 물질: O3*열섬효과(heat island effect)①도시는 전원지대에 비해 인공적인 열 방출량이 많고 건물 등 구조물에 의한 거칠기 변화가 크다.②지표면이 열 보존 능력이 큰 아스팔트, 콘크리트 등으로 구성되어 있으며 지표면의 증발 잠열이 작다.8-10 동식물에 미치는 영향*SO2영향① SO2 → 체내 알데히드 →히드록시술폰산 →피해② 증상: 백화현상, 맥간반점지표식물: 알팔파, 담배, 육송, 메밀, 장미강한식물: 협죽도, 수랍목*HF영향증상: 염록반점지표식물: 글라디올러스, 메밀강한식물: 알팔파, 콩*O3영향증상: 회백색 또는 갈색반점지표식물: 담배, 시금치, 토마토강한식물: 아카시아*PAN영향잎의 밑부분이 은색, 잎이 시든다.지표식물: 강낭콩강한식물: 사과*NH3영향잎의 전체에 피해를 준다.지표식물: 토마토, 해바라기, 메밀9장 내연기관의 대기오염*디젤자동차와 가솔린자동차의 비교가솔린디젤점화방식불꽃점화방식압축점화방식주오염물질HC(VOCs), CO, NOx, Pb, 블로바이가스(blow-by gas)CO,NOx,SOx,악취,PM10(매연등입자상물질)운전공연비(A/F)14.718이상노크방지옥탄가향상제첨가세탄가향상제첨가후처리기술삼원촉매, 예열촉매산화촉매, 매연여과기NOx촉매NOx촉매*노크방지 ①연료 공기가 압축되기 전에 스파크가 튀는 것②공기 압축되기 전에 연료 분사 되는 것*CNG의 특성압축천연가스는 90% 이상이 메탄으로 구성되어 있으며 그 외 에탄, 프로판, 부탄 등의 동족체와 질소 등이 소량 함유 되어 있다.① CO, HC의 생성량이 적고 비교적 열 효율이 높으며 매장량이 무한대에 가깝다.②천연가스 자동차에서 배출되는 HC는 주로 메탄으로써 탄화수소에 의한 2차오염물질의 생성을 줄일 수 있다.③휘발유 차량에 비하여 온실가스의 배출량이 19% 정도 적게 배출한다.①천연가스 자동차는 알데히드를 포름알데히드 형태로 배출하므로 촉매장치의 부착을 필요로 한다.②엔진출력i
3. 대기 방지기술 공식 및 내용정리1장 집진기술1-1 집진장치의 설계*침전직경(stokes경): 본래의 먼지와 동일한 침강 속도를 갖는 입경V _{g} = {d _{p} ^{2} ( rho _{p} - rho )g} over {18 mu }*침전장치의 기본유속①가장 빠른 것 : 벤튜리스크러버(60~90m/s)②가장 느린 것: 백필터(0.3~10cm/s)③유속이 적당히 빠를수록 집진율이 높아지는 것→사이클론, 관성력, 벤튜리④유속이 느릴수록 집진율이 높아지는 것: 중력, 여과, 전기⑤유지비용이 저렴한 것: 중력, 전기집진기*집진장치의 처리입경①가장 미세한 입자를 제거할 수 있는 것 : 전기집진기②미세한 입자를 제거할 수 없는 것: 중력③설치비용이 가장 저렴한 것: 중력④설치비용이 가장 비싼 것: 전기 및 여과 집진기*침전직경→대상밀도를 갖는 본래의 분진과 동일한 침강속도를 갖는 입자의 직경을 말한다.→stokes 법칙적용*공기역학적 직경①원래의 분진과 침강속도는 동일하고, 단위밀도(rho _{a=1g/cm ^{3}})를 갖는 구형입자의 직경을 말한다.②공기역학적직경(da)은 운동 중에 있는 입자의 특성을 평가하기 위하여 입자의 크기를 정할 때 사용되며 방지시설의 집진효율을 입자의 크기를 정할 때 사용되며 방지시설의 집진효율을 입자의 함수로 나타낼 때 사용된다.③공기역학적 직경은 입자의 형상이나 밀도가 서로 다르더라도 침강속도만 같다면 동일한 동역학적 직경을 갖는다는 것을 의미한다.*절단입경①입자의 크기별로 50%를 제거 하였을 때 해당되는 입자의 직경을 말한다.*산술평균입경: 모든 입경을 더해서 전체 입자수로 나눈 것으로 각기 다른 입경을 갖는 대표 입경을 구하는 가장 간단한 방법이다.d _{0} = {SIGMA n _{i} `logd _{i}} over {SIGMA n _{i}}→입자의 직경이 미세할수록 비표면적은 증가하게 된다.*분진의 비중→분진의 비중이 적을수록 가벼운 입자이고 미세한 입자가 되므로 함진가스로부터 입자를 분리포집하기 어렵고 포집 하더라도 다.eta _{d} = {d ^{2} ( rho _{p} - rho ) pi VNe} over {9 mu Be}입계입경(?=1)d _{p} =( {9 mu Be} over {( rho _{p} - rho ) pi NeV} ) ^{{1} over {2}} TIMES 10 ^{6} ( mu m)절단입경(?=0.5)d _{p} =( {9 mu Be} over {2( rho _{p} - rho ) pi != V} ) ^{{1} over {2}} TIMES 10 ^{6} ( mu m)Bc: 사이클론 입구폭Ne는 회전수*멀티사이클론(multi cyclone)①연결형태: 소형사이클론을 병렬로 연결한다.②특징: 입구유속의 대소에 크게 영향을 받지 않으면서 집진효율을 증가시킬수 있는 이점이 있으므로 대용량 가스를 고효율로 처리할 때 채용된다.*멀티스테이지 사이클론①연결형태: 동일한 크기의 사이클론을 직렬로 연결한 형식이다.②특징: 압력손실은 접속단수에 배수로 증가하는 반면 집진효율은 그 만큼 상승되지 않으므로 3단 정도를 상한 단수로 본다. 따라서 멀티스테이지 사이클론은 응집효과를 기대할 수 있는 분진처리에 주로 이용된다.*사이클론의 집진율 향상조건①배기관경이 작을수록 집진효율은 증가하고 압력손실은 높아진다.②입구유속이 적절히 빠를수록 유효원심력이 증가하여 효율은 증가한다.③블로다운 방식을 사용함으로써 효율증대에 기여할 수 있다.*블로다운(blow-down)정의: 사이클론 하부를 분진박스(dust box)에서 유입유량의 일부(5~15%)에 상당하는 함진가스를 추출시켜 주는 방식을 말한다.블로다운의 효과①유효원심력을 증가시킨다.②분진의 재비산을 방지할 수 있다.③집진효율이 증가된다.④원추하부 또는 출구에 분진이 퇴적하는 것을 방지한다.⑤내통의 분진 폐색방지2-1.4 세정집진장치 →입자상 물질과 가스상 물질을 동시에 제거 가능하다.1)원리: 세정집진장치는 액적, 액막, 기포 등을 이용하여 함진가스를 세정시킴으로써입자의 부착, 상호응집을 촉진시켜 먼지를 분리포집하는 장치이다.2)세작용*여과방식에 의한 분류①내면여과방식부착된 분진의 제거가 곤란하기 때문에 여재의 압력손실이 높고 재생이 곤란하므로 저농도 소용량인 배기가스 처리에 제한적으로 사용된다.②표면여과방식비교적 얇은 직조한 여포나 여지를 사용하여 처음에 여지에 부착된 입자층을 여과층으로 하여 미립자를 포집하는 방식이다. ?대부분 이걸로 사용*여과표의 구비조건①탈리여과에 대한 충분한 기계적 강도를 가질 것.②처리매연의 성상에 따라 내열성이 있을 것③내산성, 내알칼리성이 있고 흡습성이 적을 것*여포재의 특성?고온하면 유리섬유 250℃ 최고 사용온도 내산성 사용?흑연화 섬유 250℃ 최고 사용온도, 내산성 내알칼리성 사용*여과집진장치의 설계①겉보기 여과유속겉보기 여과유속VfV _{f} = {Q _{f}} over {A _{f}} f:필터*원통형 여과포의 소요개수n= {Q _{f}} over {pi DL BULLET V _{f}} BULLET BULLET BULLET (개)πDL: 백필터 하나의 면적? 개당 넓이*평판형 여과포의 소요개수n= {Q _{f}} over {HL BULLET V _{f}} BULLET BULLET BULLET (개) HL: 넓이 ?개당넓이*분진부하①개요: 분진부하는 여과포의 단위면적당 포집된 분진량을 말한다.분진부하량L _{d} = {m _{d}} over {A _{f}} = {(C _{i} -C _{0} )`Q _{f} BULLET t} over {A}#````````````````````````````````= {(C _{i} -C _{0} )Q _{f} BULLET t} over {A} BULLET {C _{i}} over {C _{i}}#`````````````````````````````````= {C _{i} BULLET Q _{f} BULLET t} over {A} BULLET {C _{i} -C _{0}} over {C _{i}}#``````````````````````````````````=C _{i} BULLET V _{f} BULLET t BU부착된 분진층이 두껍게 쌓이는 현상제3장 각종 유해가스의 방지기술*헨리의 법칙(Henry`s law)P=HC →기체의 용해도는 그부분 압력에 비례한다는 법칙이다. 비교적 낮은 농도와 압력 그리고 난용성 기체에만 적용된다. (CO,NO,O2등)P(atm)=H( {atm BULLET m ^{3}} over {kg BULLET mol} ) TIMES C( {kg BULLET mol} over {m ^{3}} )*용해도에 따른 흡수장치의 선정①용해도가 클 때 →헨리상수(H)↓ → 가스 측 저항이 지배적 →액분산형 채택→잘 녹는다는 의미②용해도가 낮을 때 → H↑ → 액측저항이 지배적 →가스분산형 채택→잘 안 녹는다는 의미*액분산형: 충전탑, 분무탑, 벤튜리스크러버등*가스분산형: 포종탑,다공판탑 등의 단탑과 기포탑*흡수액의 구비조건①용해도가 클것②휘발성이 낮고, 부식성이 없고, 점도가 낮고, 화학적으로 안정되고 독성이 없을 것③가격이 낮고 용매의 화학적 성질과 비슷할 것*충전물의 구비조건①표면적이 넓고 공극률이 높고 충전밀도가 높고 압력손실이 낮고 액의 hold-up이 낮을 것②내식성, 내열성, 내구성이 있고 액가스분포를 균일하게 할 수 있을 것*각 흡수 장치의 특성①충전탑→원통형의 탑내에 표면적이 큰 충전물을 일정높이 쌓아두고 흡수액은 상부에서 하부로 흐르도록 하고 오염가스는 하부에서 상부로 충전물을 통과하게 하여 오염가스와 흡수액을 접촉시켜 처리한다.장점㉠흡수액내 부유물에 의해 충전층의 공극이 폐쇄되기 쉽다.㉡온도의 변화가 큰곳에는 적응성이 낮다.㉢희석열이 심한 곳에는 부적합하다.㉣충전물이 고가이므로 초기 설치비가 많이 든다.㉤가스유속이 과대할 경우 flooding 상태가 되어 조작이 불가능하게 된다.*충진물의 구비조건㉠단위용적에 대하여 표면적이 클 것㉡공극률이 클 것㉢압력손실이 작고 충진밀도가 클 것㉣액가스분포를 균일하게 유지할 수 있을 것㉤내식성과 내열성이 크고 내구성이 있을 것*홀드업(hold up)충진층 내의 액보유유량을 말한다.*플러딩(flooding):플스 중의 산소함유량을 가능한 낮춘다. 이때 활성탄 온도는 820~950℃ 정도이다. 활성탄의 1회 재생에 의한 손실은 5~15% 이며 재생탄의 흡착능은 새 활성탄의 약 90%이상이다.3)연소방법①대상오염물질→유기성분진, 가연성가스 및 증기, 악취물질, VOC등*HC만 고려하는 경우의 전환율eta (%)=(1- {HC _{o}} over {HC _{i}} ) TIMES 100*HC 및 CO를 고려하는 경우의 전환율eta (%)=(1- {HC _{o} +(CO _{i} -CO _{0} )} over {HC _{i}} ) TIMES 100*유해가스 처리연소①직접연소(화염재연소)→고농도(50%↑), 대량가스→700℃↑ →NOx↑, 열회수 이용②가열연소(열산화) → 저농도 → 보조연료 가열(500℃)→ 2차 오염문제, 운영비↑③촉매연소→저농도→ 촉매사용(백금, 파라듐등)(400℃)→ NOx↓촉매독(Fe, Pb, Si, P)문제3-2 황산화물 방지기술*황산화물의 통제방법①연료중의 황함유량이 낮은 연료(원유, LPG)사용②중유탈황③배기가스탈황④동력원의 대체(수력, 태양열, 원자력)⑤높은 굴뚝 사용(피해지점농도 저하)반응식*2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O*SO2 + CaCO3 + 2H2O +{1} over {2} O _{2} → CaSO4· 2H2O+ CO2*접촉산화법으로 배기가스 중 SO2를 제거할 때 이용되는 촉매는 V2O5와 K2SO4이다.*배기가스 탈황법→건식법: 석회석주입법, 활성탄흡착법, 활성산화망간법→습식법:NaOH흡수, Na2SO3흡수, 석회흡수, 암모니아법, 산화흡수법 등이 있다.3-3 질소산화물의 방지기술*질소산화물 제어기술1) NOx의 억제방법①저산소연소방법→공기량을 낮게 연소한다는 것②2단연소방법③연소실 열부하 저감법→연료 공기를 표준보다 조금 넣는다는 것④배기가스재순환방법→배기를 재순환한다. 일반공기보다 뜨거운 열을 이용하는 것 일반공기+ 배기가스 O2가 적고 다른 것 CO2, H2O 가 많다.⑤버너의 형식 및 구조개량⑥연료실 구조의 있다.
2장 연소공학 공식 및 내용정리
평가B괜찮아요
