seegongsik

에너지관리기사 연소설비 · 이론공기량과 실제공기량

Theoretical and Actual Air

노에는 순수 산소가 아니라 공기를 넣으므로, 이론산소량을 공기 속 산소 비율 0.21로 나눈 이론공기량이 공기 계산의 출발점이 된다. 이론량만으로는 연료와 산소가 고르게 만나지 못해 실제로는 공기비 m을 곱한 만큼 더 넣고, 넘친 몫이 과잉공기다. 그림은 이론공기량 A₀ 막대와, 그 뒤에 과잉공기를 이어 붙인 실제공기량 A 막대예요. 중유 · 경유 · 무연탄 · 역청탄 버튼으로 연료를 고르고 공기비 m 슬라이더를 움직이면 두 막대와 과잉공기량이 바뀌어요.

산소가 아니라 공기를 넣는다

실제 노에는 순수 산소가 아니라 공기를 넣는다. 공기 속 산소는 부피로 약 21%이므로 이론산소량을 0.21로 나누면 이론공기량 A₀가 된다. 하지만 이론량만으로는 완전 연소가 어려워 실제로는 공기를 더 넣는데, 그 배율이 공기비 m이다.

👀 이론공기량과 실제공기량
①공기 조성(부피)은 산소 21%, 질소 79%로 본다
②이론공기량 A₀ = 이론산소량 O₀ ÷ 0.21
③실제공기량 A = 공기비 m × 이론공기량 A₀
④과잉공기량 = A - A₀ = (m - 1)A₀

연료를 고르고 공기비를 바꿔 보기

1.2
현재 A₀ · A · 과잉
A0 = 10.82, A = 12.99, (m-1)A0 = 2.16
단위 Nm³/kg · A₀ = O₀/0.21 · A = m·A₀
💡 공기비 m의 의미
①m = 1이면 이론공기량만 넣는 것이라 실제로는 불완전 연소가 생기기 쉬워요
②m > 1이면 이론보다 많이 넣어(과잉공기) 완전 연소를 돕는다
③m < 1이면 공기가 모자라 불완전 연소로 매연과 CO가 나와요
④m이 너무 크면 남은 공기가 배기가스로 열을 싣고 나가 열손실이 커진다

연료마다 이론공기량이 다른 이유

수소를 많이 품은 연료일수록 이론공기량이 크다. 연료 1 kg 기준으로 탄소는 산소 1.867 Nm³를 요구하지만 수소는 5.6 Nm³를 요구하기 때문이다. 그래서 수소가 많은 경유 · 중유가 무연탄 · 역청탄보다 이론공기량이 크게 나오고, 연료 속 산소(O)가 많으면 그만큼 필요한 공기가 줄어든다.

🔑 대표 연료의 이론공기량(그림의 조성 기준 어림값)
①중유: A₀ ≒ 10.8 Nm³/kg(수소 12%)
②경유: A₀ ≒ 11.1 Nm³/kg(수소 13%로 넷 가운데 가장 큼)
③무연탄: A₀ ≒ 7.9 Nm³/kg(탄소가 대부분이고 수소가 적음)
④역청탄: A₀ ≒ 7.8 Nm³/kg(연료 산소 8%를 빼는 효과)

핵심 공식

이론공기량
A0 = O00.21
공기 속 산소의 부피분율 0.21로 나눔(Nm³/kg)
실제공기량
A = m · A0
공기비 m을 곱한 값
과잉공기량
A - A0 = (m - 1)A0
이론량을 넘어 더 넣은 공기

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①이론공기량 A₀ = O₀ / 0.21(산소 21%로 나눔)
②실제공기량 A = m·A₀, 과잉공기 = (m - 1)A₀
③질량 기준이면 질량 이론산소량 O₀[kg/kg]를 산소 질량분율 0.232로 나눠요
④공기비 m의 알맞은 범위는 기체 1.1 ~ 1.3, 액체 1.2 ~ 1.4, 고체 1.4 ~ 2.0 정도다
⑤m이 크면 완전 연소는 쉽지만 배기 열손실이 커져요
📝 대표 기출유형
①[기출유형] O₀ = 2.273 Nm³/kg일 때 이론공기량은? (답: 2.273 / 0.21 ≒ 10.82 Nm³/kg)
②[기출유형] A₀ = 10.82, m = 1.2일 때 실제공기량은? (답: 1.2 × 10.82 ≒ 12.98 Nm³/kg)
③[기출유형] 위에서 과잉공기량은? (답: (1.2 - 1) × 10.82 ≒ 2.16 Nm³/kg)
← 이전
연소반응식과 이론산소량
다음 →
공기비와 배기가스 분석

마지막 수정