모양에 따른 무연탄 특성과 그에 따른 화덕 설계

소개글

모양에 따른 무연탄 특성과 그에 따른 화덕 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.무연탄 모양에 따른 특징 비교

2. 모양에 따른 알맞은 화덕 설계

3. 19공탄과 22공탄의 비교

본문내용

시간당 발열량은 표면적에 비례한다.
3. 실험설계
한국공업 규격 22공탄
19공탄
높이
14.2 cm
지름
15 cm
질량
3.6 kg
약 3.7 kg
구멍의지름
1.4 cm
발열량
4600kcal/kg
부피
밀도
표면적
표면적의 비= 2186 : 2004 = 1.09 : 1
질량의 비 = 3.6 : 3.7 = 1 : 1.03
총 발열량은 질량에 비례하며 일정한 단위 시간당 발열량은 연탄의 표면적에 비례함을 가정하였다. 그러므로 위에서 보인 두 개의 연탄 사이의 표면적, 질량의 비로부터 차이점을 도출해낼 수 있다.
19공탄이 22공탄에 비해 시간당 발열량은 작지만(표면적이 작기때문), 질량이 더 크기 때문에 전체 발열량은 크다고 말할 수 있다. 즉, 시간당 발열량이 작음에도 불구하고 전체발열량이 큰 19공탄의 연소시간이 더 길다는 사실을 알 수 있다.
또한 이 연소시간의 관점에서 생각해 보았을 때, 연소속도가 일정하다고 가정하였으므로 부피가 더 큰 19공탄의 총 연소시간이 길게 나타남을 알 수 있다.
예를 들어 상온 15℃, 50kg의 물을 25℃까지 데운다고 가정하였을 때, 식 Q=MC△T 로부터 500kcal 의 열량이 필요함을 알 수 있다. 이때 연탄에서 발생한 열이 모두 물을 데우는데 이용된다면,
1 kg : 4600 kcal = x kg : 500 kcal 로부터 x=0.11 kg임을 알 수있다. 또한 걸리는 시간에 있어서는 표면적이 시간당 발열량에 비례하고 연소시간에 반비례한다는 가정하에서
1.09 : t = 1 : x , t = 1.09 x 즉, 19공탄을 연소하였을시 22공탄에 비해 1.09배의 시간이 더 필요하다는 것을 알 수있다.
이로부터 19공탄과 22공탄을 비교해 보았을때에도, 어떠한 방향으로 가치를 주느냐에 따라 더 좋은 연탄이라는 기준을 틀려진다. 순간발열량에 기준을 둔다면 표면적이 큰 22공탄이 더 좋은 연탄이고, 총 발열량과 총 연소시간에 기준을 두었다면 질량과 부피가 더 큰 19공탄이 더 좋은 연탄이라고 말할 수 있다.
4. 고찰
여러 가정을 두었기에 위와 같은 결과를 도출 해낼 수 있었다. 하지만 실제 연탄 연소 과정에서는 위의 가정들이 무시된다. 예를들어 연소시간은 충분한 공기(산소)의 공급차이나 발화지점등의 요인에 의해 영향을 받아 22공탄이 19공탄보다 더욱 긴 연소시간을 갖게 될수도 있다. 또한 발열량 또한 실제 연탄의 연소 과정에서는 발화 시점부터 연소 종료시점까지 같게 발열될 수 없음은 당연하며(구멍 사이의 거리차이에 따라서 먼저 연소가 마무리 되는 부분과 나중까지 연소가 지속되는 부분이 생기기 때문에 시간당 발열량의 크기는 일정하게 유지되지 않는다.), 연소시간과 마찬가지로 공기(산소)의 공급차이에 영향을 받는다.
구멍의 유무가 가져오는 결과는 구멍이 없는 것은 초기점화가 어렵고 계속 타들어 가지 않는다는 것이다. 반면 구멍이 뚫려있는 것은 초기점화가 비교적 쉽고 끝까지 연소가 된다. 이번과제에서는 구멍이　뚫려있는 점에서는 같으니 구멍의 개수가 연료의 연소와 발열량에 어떤 영향을 주는지 가정을 세우고 예상되는 결과를 생각해 보았다. 구멍의 수가 늘어나면 공기의 유입과 유출이 원활하여 연소효율이 높아지기 때문에 단위 시간당 발열량은 높아지고 상대적으로 전체연료의 연료지속시간은 짧아진다. 개인적 의견으로 위에서 주어진 것과 같은 동일한 가격의 19공탄과 22공탄이 존재한다면 연소 시간은 직접 제어 가능하므로, 총 발열량이 큰 19공탄이 더 좋은 연탄이라고 생각된다.
화공기초설계
무연탄 모양에 따른 특징 비교
19, 22공탄의 특징 비교
2003340028 신재용
2006340010 김윤정
2006340052 김은실

키워드

화학공학,   설계,   화공설계,   무연탄,   연탄