게시판 > 질답게시판 > 연료전지 개질기 관련 질문입니다.

스테파노 Stefano

07-09-19 18:54

(0) 쌀 한가마에 쌀이 몇톨 들어있는가?

이 질문은 효성그룹(?)의 입사시험에 나왔다는 기사를 신문에서 본 일이 있습니다. 이 질문의 답을 찾아가는 요령을 여러가지가 잇습니다 .

정확한 값은 맞추기 어렵다고 해도 거의 비슷한 수준의 값을 얻어낼 수 있기 때문입니다. 우선 한수저에 들어있는 쌀알이 몇개나 되는가를 헤아리고 한공기에 몇숱갈인지를 헤아리고... 이런 방법으로 찾아가면 쌀한가마에 쌀알이 몇톨인가를 찾아갈 수 있습니다. 이 방법은 여러단계를 거치기 때문에 에러가 곱해져서 증가될 수 있습니다

아니면 거꾸로 쌀 한가마의 부피를 먼저 계산해보고 이를 쌀알과 비슷한 크기의 입받체로 나누고 여기에 충전율(입체적 부피에 대한실제 쌀알이 채워져 있는 비율)을 곱하여 직접 구할 수도 있습니다. 씰린더 모양의 입체는 약 23% 정도가 공간으로 채워져 있다고 보고 충전율을 고려하면 쌀 알의 갯수를 계산할 수 있습니다.

쌀 한가마의 부피 = 10말의 부피 = 180 L = 180,000 cm3
쌀 한톨의 크기 = 대략 직경3 mm x 직경 6mm => 부피 = (π/4)0.3^2*0.6= 0.042 cm3
충전율 = 1-23% = 0.77

따라서 쌀 한가마에 들어있는 쌀알의 수효 = (180000*0.77)/0.042 = 3,117,000 톨/가마

또 다른 방법은 쌀한가마의 무게 80kg을 쌀 한톨의 무게로 나누어 계산할 수 있습니다.
위의 부피에 밀도 약 1.2 정도를 곱하면 한톨의 무게는 약 0.0504 g

따라서 쌀 한가마에 들어있는 쌀알의 수효 = 80*(1000)/0.0504 = 1,587,301 톨/가마

위의 두 방법에 두배의 차이가 나지만 각각의 가정에서 오류가 삽입되어 그런 것입니다.
실제 이들 가정치만 현장에가서 측정해서 적용해 보면 서로 비슷한 값을 얻을 수 있습니다.

입사시험에서는 응시자가 어떻게 임기응변하는 가를 알아보려는 것 뿐입니다. 계산된 수치의 차이는 중요하지 않습니다

(1) 다음 순서로 수치를 계산해 보도록 하세요

1 kW의 전력을 생산하는 전지의 효율 = η = (kW Output/kW Input)
1 kW의 전력 생산에 필요한 에너지 E = 1/η (kW Input/kW Output) = 1/η (kJ/s)/kW .......(1)

수소연소반응의 발열량 = H kJ/kg-mole (H2 + 1/2O2 = H2O)
1kW 전력생산에 필요한 수소의 유량 M = E/H (kg-mole H2/s)/kW...............(2)

필요한 수소의 유량을 구했으면 이를 생산하기 위한 LNG 량으로 환산하면 됩니다.

CH4 + H2O --> CO + 3H2 (Reforming)
CO + H2O --> CO2 + H2 (Shift Reaction)
-----------------------------------------------------
CH4 + 2H2O --> CO2 + 4 H2 (전체반응) -----------(3)

위의 전체반응의 화학식은 1 mole의 H2에 0.25 mole의 LNG 그리고 0.5 mole의 이론량의 수증기가 필요하다는 것을 알려주고 있습니다. Reforming고 Shift Reaction 반응에서 각각의 수증기 과잉율이 다르게 되어 있을 것이고 Reforming이후 s냉각과정에서 수증기가 제거된다면 이 제거되는 유량과 과잉으로 투입해야 할 수증그의량도 고려해 봐야 합니다.
여기서는 전체 반응에 대해서 이론 수증기의 량의 몇%를 더 넣어주어야 하는가만 정하여 투입하는 것으로 단순화하면

수소 1몰 생산에 H2O 2몰이 투입되어야 하고 여기에 수증기 과잉율을 고려하면 필요한 수증기의 량이 계산됩니다.
수증기 과잉율 = e = 이론량보다 과잉으로 더 넣어준량/이론량

(2) 필요한 LNG 및 수증기 각각 양 추정:

따라서 H2O per mole H2 (Actual Quantity) (Q)H2O = 0.5*(1+e) kg-moleH2O/kg-mole H2....(4)
LNG mole per mole H2 (Actual Quantity) (Q)LNG = 0.2 kg-mole LNG/kg-mole H2 .....................(5)

위의 식들로부터 1 kW의 전력을 생산하기 위한 LNG의 량과 수증기의 량을 계산할 수 있습니다.

LNG per kW = (0.2 kg-mole LNG/kg-mole H2 )* {(E/H) (kg-mole H2/s)/kW }
= 0.2/H/η (kg-mole LNG/s)/kW

수증기 per kW = 0.5*(1+e) kg-mole Steam/kg-mole H2 * (E/H) (kg-mole-H2/s)/kW
=0.5*(1+e)/H/η (kg-mole LNG/s)/kW

(3) H와 η 값이 각각 얼마인지
알고 있으면 계산결과와 함께 답글로 올려주세요

(0) 쌀 한가마에 쌀이 몇톨 들어있는가?

이 질문은 효성그룹(?)의 입사시험에 나왔다는 기사를 신문에서 본 일이 있습니다. 이 질문의 답을 찾아가는 요령을 여러가지가 잇습니다 .

정확한 값은 맞추기 어렵다고 해도 거의 비슷한 수준의 값을 얻어낼 수 있기 때문입니다.  우선 한수저에 들어있는 쌀알이 몇개나 되는가를 헤아리고 한공기에 몇숱갈인지를 헤아리고... 이런 방법으로 찾아가면 쌀한가마에 쌀알이 몇톨인가를 찾아갈 수 있습니다.  이 방법은 여러단계를 거치기 때문에 에러가 곱해져서 증가될 수 있습니다

아니면 거꾸로 쌀 한가마의 부피를 먼저 계산해보고 이를 쌀알과 비슷한 크기의 입받체로 나누고 여기에 충전율(입체적 부피에 대한실제 쌀알이 채워져 있는 비율)을 곱하여 직접 구할 수도 있습니다.  씰린더 모양의 입체는 약 23% 정도가 공간으로 채워져 있다고 보고 충전율을 고려하면 쌀 알의 갯수를 계산할 수 있습니다.

쌀 한가마의 부피 = 10말의 부피 = 180 L = 180,000 cm3
쌀 한톨의 크기 = 대략 직경3 mm x 직경 6mm  => 부피 = (π/4)0.3^2*0.6=  0.042 cm3
충전율 = 1-23% = 0.77

따라서 쌀 한가마에 들어있는 쌀알의 수효 = (180000*0.77)/0.042 = 3,117,000 톨/가마
  
또 다른 방법은 쌀한가마의 무게 80kg을 쌀 한톨의 무게로 나누어 계산할 수 있습니다. 
위의 부피에 밀도 약 1.2 정도를 곱하면 한톨의 무게는 약 0.0504 g

따라서 쌀 한가마에 들어있는 쌀알의 수효 = 80*(1000)/0.0504 =  1,587,301 톨/가마

위의 두 방법에 두배의 차이가 나지만 각각의 가정에서 오류가 삽입되어 그런 것입니다. 
실제 이들 가정치만 현장에가서 측정해서 적용해 보면 서로 비슷한 값을 얻을 수 있습니다.

입사시험에서는 응시자가 어떻게 임기응변하는 가를 알아보려는 것 뿐입니다. 계산된 수치의 차이는 중요하지 않습니다

(1) 다음 순서로 수치를 계산해 보도록 하세요

1 kW의 전력을 생산하는 전지의 효율 = η  = (kW Output/kW Input) 
1 kW의 전력 생산에 필요한 에너지 E = 1/η (kW Input/kW Output) = 1/η (kJ/s)/kW  .......(1)

수소연소반응의 발열량 = H  kJ/kg-mole    (H2 + 1/2O2 = H2O)
1kW 전력생산에 필요한 수소의 유량  M = E/H  (kg-mole H2/s)/kW...............(2)

필요한 수소의 유량을 구했으면 이를 생산하기 위한 LNG 량으로 환산하면 됩니다.

CH4 + H2O --> CO + 3H2  (Reforming)  
CO  + H2O --> CO2 + H2  (Shift Reaction) 
-----------------------------------------------------
CH4 + 2H2O --> CO2 + 4 H2 (전체반응) -----------(3)

위의 전체반응의 화학식은 1 mole의 H2에 0.25 mole의 LNG 그리고 0.5 mole의 이론량의 수증기가 필요하다는 것을 알려주고 있습니다.   Reforming고 Shift Reaction 반응에서 각각의 수증기 과잉율이 다르게 되어 있을 것이고 Reforming이후 s냉각과정에서 수증기가 제거된다면 이 제거되는 유량과 과잉으로 투입해야 할 수증그의량도 고려해 봐야 합니다. 
여기서는 전체 반응에 대해서 이론 수증기의 량의 몇%를 더 넣어주어야 하는가만 정하여 투입하는 것으로 단순화하면

수소 1몰 생산에 H2O 2몰이 투입되어야 하고 여기에 수증기 과잉율을 고려하면 필요한 수증기의 량이 계산됩니다. 
수증기 과잉율 = e = 이론량보다 과잉으로 더 넣어준량/이론량

(2) 필요한 LNG 및 수증기 각각 양 추정:

따라서  H2O per mole H2 (Actual Quantity)  (Q)H2O = 0.5*(1+e)   kg-moleH2O/kg-mole H2....(4) 
LNG mole per mole H2 (Actual Quantity)      (Q)LNG = 0.2  kg-mole LNG/kg-mole H2 .....................(5)

위의 식들로부터 1 kW의 전력을 생산하기 위한 LNG의 량과 수증기의 량을 계산할 수 있습니다.

LNG per kW = (0.2 kg-mole LNG/kg-mole H2 )* {(E/H) (kg-mole H2/s)/kW } 
= 0.2/H/η (kg-mole LNG/s)/kW

수증기 per kW = 0.5*(1+e) kg-mole Steam/kg-mole H2 * (E/H) (kg-mole-H2/s)/kW 
=0.5*(1+e)/H/η (kg-mole LNG/s)/kW

(3) H와 η  값이 각각 얼마인지 
알고 있으면 계산결과와 함께 답글로 올려주세요

고도리 kohc7

07-09-20 10:31

답변 감사드립니다. 계산결과와 답글은 몇일 후 올리도록 하겠습니다. 추석전까지 급하게 해야할일이 생겨서...^^;;

감사합니다.