게시판 > 질답게시판 > 메탄54% 이산화탄소43% 수증기0.8%로 주로 이뤄진 LFG(landfill gsa)에 대해 질문좀드립니다.

공인1단

09-02-12 13:07

도와주려고 해도 조성이 100%가 아니며 mol%인지 wt%인지 그리고 압력이 얼마인지 나와있지가 않습니다.
대기압이고 분율을 wt%로 하고 수증기 0.8%가 아닌 3%로 하여 계산하게되면 상이 기상에서 액상으로 변하는
Dew Point에 와 있기도 합니다.
자료가 부족합니다.

공학도 khw1632

09-02-13 08:50

답변 감사합니다.
나머지 2.2%는 질소,산소,일산화탄소로 이루어져있고 각각의 조성비는 따로
명기되지 않았습니다. wt%이고 압력은 대기압상태입니다.

스테파노 Stefano

09-02-13 15:20

(1) 가스 냉각시 제거되는 수분의 양 계산 원리
가스를 냉각하여 응축수가 제거되는 양은 가스중에 그 온도에서의 수증기의 포화증기압 비율 만큼만 증기로 남아 있고 나머지는 응출되어 제거된다는 원리를 이용해서 구할 수 있는데 가스혼합물중 수증기 분압을 계산하려면 몰%단위의 성분농도를 반드시 알아야 합니다.

(2) 수증기의 증기압은 온도에 따라 다르기 때문에 가스의 온도가 높으면 수증기 함량도 더 늘어날 수 있습니다.

40도에서의 물의 증기압= P40
5도 에서의 물의 증기압 = P5

40도 대기압(절대압, P) 에서 가스혼합물 중의 최고 수증기 농도 (몰분율) = P40/P
5 도 대기압(절대압, P) 에서 가스혼합물 중의 최고 수증기 농도 (몰분율) = P5/P

40도 가스 1몰당 응축되는 수분의 몰수 = (P40/P)-(P5/P) = (P40-P5)/P...........................(1)

이 값(1)에다 Gas의 전체몰수 (400/22.4 kg-mole)를 곱하면 응축제거되는 수분의 kg-mole 수를 알 수 있습니다.
응축수분을 무게로 계산하려면 물의 분자량을 곱해주면 됩니다

{응축되는 전체의 수분량, kg-물 } = { (400/22.4) kg-mole Gas }* { (P40-)5)/P kg-mole-물 /kg-mole Gas) } * (18.02 kg/kg-mole 물)

직접 계산해서 답글로 올려주세요.

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참고로 w% 농도를 m%로 환산하는 방법을 소개합니다.

*** w% 농도를 몰분율 혹은 m%로 환산하는 방법

성분 1,2,3,...n으로 이루어진 가스의 w%조성을 m%로 고치려면 분자량을 알고 있어야 합니다.
가스의 분자량, M: (M1, M2, M3,...Mn)
w1+w2+w3 +........wn = 100 w%.................wi = i 성분의 질량농도, w%...............(1)

가스의 조성 w%를 m%로 바꾸려면 각성분의 w%수치를 분자량으로 나눈 각성분의 몰수들로부터 계산합니다.
화공계산에서는 m%보다는 몰분율을 사용하는 것이 %등이 나타나지 않아서 편리합니다.

기준: 가스 100 kg
w1+w2+w3 +........wn = 100 ..............................................전체의 무게
n1=w1/M1, n2=w2/M2, ...... n1+n2+n3+.......=n........전체의 몰수, kg-mole
x1=n1/n, x2 = n2/n, x3=n3/n,... x1+x2+ x3+......=1 ........xi: i 성분의 몰분율............(2)

m1= x1*(100 m%), m2= x2*(100 m%), m3= x3*(100 m%),....... mi: i 성분의 m%.......(3)

위의 데이터로부터 혼합가스의 평균 분자량을 구할 수 있습니다. 전체의 무게를 전체의 몰수로 나투면 됩니다.
혼합가스 평균분자량, M = 100/n
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(1) 가스 냉각시 제거되는 수분의 양 계산 원리 
가스를 냉각하여 응축수가 제거되는 양은 가스중에 그 온도에서의 수증기의 포화증기압 비율 만큼만 증기로 남아 있고 나머지는 응출되어 제거된다는 원리를 이용해서 구할 수 있는데  가스혼합물중 수증기 분압을 계산하려면 몰%단위의 성분농도를 반드시 알아야 합니다.

(2) 수증기의 증기압은 온도에 따라 다르기 때문에 가스의 온도가 높으면 수증기 함량도 더 늘어날 수 있습니다.

40도에서의 물의 증기압= P40
5도 에서의 물의 증기압 = P5

40도 대기압(절대압, P) 에서 가스혼합물 중의 최고 수증기 농도 (몰분율)  =  P40/P
5  도 대기압(절대압, P) 에서 가스혼합물 중의 최고 수증기 농도 (몰분율)  =  P5/P

40도 가스 1몰당 응축되는 수분의 몰수 = (P40/P)-(P5/P) = (P40-P5)/P...........................(1)

이 값(1)에다 Gas의 전체몰수 (400/22.4 kg-mole)를 곱하면 응축제거되는 수분의 kg-mole 수를 알 수 있습니다. 
응축수분을 무게로 계산하려면 물의 분자량을 곱해주면 됩니다

{응축되는 전체의 수분량, kg-물 }  = { (400/22.4) kg-mole Gas }* { (P40-)5)/P kg-mole-물 /kg-mole Gas) } * (18.02 kg/kg-mole 물)

직접 계산해서 답글로 올려주세요.

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참고로 w% 농도를 m%로 환산하는 방법을 소개합니다.

***  w% 농도를 몰분율 혹은 m%로 환산하는 방법

성분 1,2,3,...n으로 이루어진 가스의 w%조성을  m%로 고치려면 분자량을 알고 있어야 합니다. 
가스의 분자량, M:  (M1, M2, M3,...Mn)
w1+w2+w3 +........wn = 100 w%.................wi = i 성분의 질량농도, w%...............(1)

가스의 조성 w%를 m%로 바꾸려면  각성분의 w%수치를 분자량으로 나눈 각성분의 몰수들로부터 계산합니다. 
화공계산에서는 m%보다는 몰분율을 사용하는 것이 %등이 나타나지 않아서 편리합니다.

기준:  가스 100 kg
w1+w2+w3 +........wn = 100 ..............................................전체의 무게
n1=w1/M1, n2=w2/M2, ......            n1+n2+n3+.......=n........전체의 몰수, kg-mole
x1=n1/n, x2 = n2/n, x3=n3/n,...       x1+x2+ x3+......=1 ........xi:  i 성분의 몰분율............(2)

m1= x1*(100 m%),   m2= x2*(100 m%),  m3= x3*(100 m%),....... mi:  i 성분의 m%.......(3)

위의 데이터로부터 혼합가스의 평균 분자량을 구할 수 있습니다.   전체의 무게를 전체의 몰수로 나투면 됩니다.     
혼합가스 평균분자량, M = 100/n 
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공학도 khw1632

09-02-13 15:50

답변 감사합니다.
많은 도움이 되었습니다.

스테파노 Stefano

09-02-17 02:38

앗!!

제 답글에 오류가 발견되었습니다. 앞선 답글에서의 아래 (1)식은 수분의 농도가 높지 않은 경우 습가스 1몰당 제거되는 수분의 양입니다.

40도 가스 1몰당 응축되는 수분의 몰수 = (P40/P)-(P5/P) = (P40-P5)/P...........................(1) <==근사치

만일 건조가스 몰당 제거되는 수분의 양은 다음수식으로 계산해야 정확한 값이 됩니다.

40도 건조가스 1몰당 응축되는 수분의 몰수 = P40/(P-P40) - P5/(P-P5) ...........................(2) 건조가스 몰당

습가스를 기준으로 할 경우 다시 (2)식에다 (P-P40)/P를 곱해주어야 정확한 계산이 됩니다.

40도 습가스 1몰당 응축되는 수분의 몰수 = { P40/(P-P40)- P5/(P-P5)} * (P-P40)/P
= {P40/P - (P5/P)*(P-P40)/(P-P5) } ................(3) 40도 습가스 몰당

공학도 khw1632

09-02-17 09:54

그렇군요.
성의있는 답변 정말 감사드립니다.
언제나 좋은일만 가득하세요~