메탄 50%, 헥산 50% 혼합가스의 MOC를 계산하시오(65회 출제)

메탄 50%, 헥산 50% 혼합가스의 MOC를 계산하시오(65회 출제)

 

* 메탄 5%(LEL), 15%(UEL)  * 헥산 1.1%(LEL), 7.5%(UEL)

1. 정 의
최소산소농도(MOC ; Minimum Oxygen Concentration)란 공기와 연료중의 산소 Vol%를 말하며, 폭발이나 화재시 연료의 농도와 무관하게 산소농도를 감소시킴으로서 화재나 폭발을 방지할 수 있다. 이러한 최소산소농도는 완전연소방정식에서 산소양론계수와 연소 하한계를 이용하여 계산할 수 있다.

2. MOC 계산방법
MOC는 완전연소방정식의 산소양론계수와 연소 하한계의 곱으로 계산할 수 있다.
즉, MOC = 산소양론계수 x LEL로 표현할 수 있다.

1) 완전연소 방정식으로부터 산소양론계수를 계산한다.
메탄, 헥산이 각각 50%의 혼합가스이므로 완전연소 방정식은 다음과 같다.

0.5CH4 + O2 → 0.5CO2 + H2O
0.5C6H14 + 4.75 O2 → 3CO2 + 3.4H2O



(0.5CH4+0.5C6H14) + 5.75O2 → 3.5CO2 + 4.4H2O : 혼합가스의 완전연소 방정식

위 완전연소 방정식에서 산소양론계수는 연료몰수에 대한 산소몰수의 비료 표현이 가능 하므로 산소양론계수는 5.75/(0.5+0.5) = 5.75 이다.

2) 혼합가스의 연소 하한계를 계산한다.
Le Chatelier 법칙에 의해 혼합가스의 연소 하한계는 다음과 같다.

L(혼합가스) = 100/((50/5)+(50/1.1))= 1.8(Vol %)

3) 혼합가스의 MOC를 계산한다.
MOC = 산소양론계수 x LEL = 5.75 x 1.8 = 10.35 Vol%