Determination of Moisture Content B 반 2 조 199701347 박희훈

1. Determination of Moisture Content B반2조 199701347 박희훈 199801816 오주경 200100345 김다정

2. 목 차 • 실 험 목 표 • 2. 실 험 이 론 • 3. 실 험 방 법 • 4. 실 험 결 과 • 5. 토 의

3. ◆ 실험목표 배출가스내의 수분량 측정 및 측정방법을 이해

4. ◆ 실험이론 1.대기환경공정시험법에 의한 배출가스내의 수분량 측정 - 수동식(조립)채취기에 의한 방법 – Ⅰ. 측정공에 시료 채취장치의 흡인관을 굴뚝내부에 삽입 Ⅱ. 선단을 채취점에 일치시키고 등속흡인 Ⅲ. 먼지 포집기에 의해 여과포집된 먼지와 흡인된 가스의 양으로부터 먼지 농도를 계산 •측정위치- 원칙적으로 굴뚝의 굴곡부분이나 단면모양이 급격히 변하는 부분을 피하여 배출가스 흐름 이 안정되고 측정작업이 쉽고 안전한 곳을 선 정한다. 규정한 위치에서 연도 중심에 가까운 곳을 선정한다.

5. - 시료채취장치2형을 사용하는 경우 -

6. ㆍ측정방법 Ⅰ. 각각의 임핀저에 100㎎의 물을 넣고 세 번째 임핀저에 약 300g의 실리카겔을 100㎎넣는다 (총무게 ma1 ) Ⅱ. 가스흡인 중에 배출가스온도 및 압력, 유량을 측정 Ⅲ. 필요한 배출가스를 흡인하고 임핀저 트레인을 분리 Ⅳ. 임핀저 트레인 중에 첫 번째와 두 번째 임핀저에 들어 있는 물을 정확히 측정 세 번째 들어 있는 실리카겔을 100㎎까지 정확히 측정 (총무게 ma2 ) -

7. ㆍ수분량 계산 배출 가스중의 수분량은 습한 가스중의 수중기의 부피 백분율로 표시 Xw: 습한 배출가스중의 수증기의 부피 백분율(%) ma: 흡습 수분의 질량(ma2 - ma1)(g) V'm: 흡인한 건조 가스량(건식가스미터에서 읽은 값)(ℓ) θm: 가스미터에서의 흡인가스온도(℃) Pa: 대기압(mmHg) Pm: 가스미터에서의 게이지압(mmHg)

8. 2. 건구온도(dry-bulb temperature)와 습구온도(wet-bulb temperature)를 측정하여 배출가스내의 수분 함량을 결정하는 방법 ㆍ건구온도(Dry-bulb Temperature)t℃ - 보통의 온도계가 지시하는 온도 ㆍ습구온도(Wet-bulb Temperature)t℃ - 습구온도계에 있어서는 가제위의 수막에서 물이 증발해서 증발열을 빼앗아 수막의 온 도는 강하하므로 공기의 건구온도보다는 낮아진다. 이때 공기의 건구온도와 수막온도 의 온도차에 의해 공기에서 수막으로 열이 이동하여 수막 온도를 높이려 한다. 이때 증발열에 의한 열 손실량과 전열에 의한 취득열량이 똑같이 평형된 곳에서 수막온도 가 일정하게 되며 이것이 공기의 습구온도이다. ㆍpsychrometric chart - 습공기의 열역학적 상태량을 선도에 그려서 이용하면 공조계산 등을 하는 경우에 극히 편리하며 이를 습공기선(psychrometric chart)라고 함 - 습공기의 여러 가지 열역학적 상태량을 나타낼 뿐만 아니라 공조과정의 계산을 선도를 사용해 푸는 데도 이용할 수 있다 - 전압력을 어떤 값으로 결정하면 습공기의 열역학적 상태량도 결정됨 .

9. ◆ 실험방법 1. 임핀저(impinger) 이용한 수분의 측정방법에 따라 수분량을 2회 측정 단, 시료채취 유량의 보정에 필요한 온도와 압력은 다음과 같이 가정 ㆍ유량계에 유입되는 가스의 온도 : 15℃ ㆍ유량계에 유입되는 가스의 계기압력 : : -20mmH2O(음압) ㆍ 대기압 : 1atm 2. 온도계를 사용하여 배출가스내의 건구온도와 습구온도를 2회씩 측정 psychrometric chart를 이용하여 수분의 함량을 결정

10. ◆ 실험결과 1. 대기환경공정시험법에 의한 수분량계산 (22.4/18)ma Xw = × 100 Vm×(273/(273 +t))×((Pa+Pm)/760)+(22.4/18)ma Xw=수분량(%) Vm=총유량(ℓ)=유량계유량(ℓ/min)×측정시간(min) t=유입가스온도(℃) Pa=대기압(1atm=760mmHg) Pm=계기압력(-20mmH2O=1.47mmHg) ma=수분의 질량 변화량→비중이 1일 때 ㎖/g -         

11. ㆍVm=40(ℓ)=2(ℓ/min)×20(min) ㆍt=15(℃) ㆍPa=760mmHg ㆍPm=-20mmH2O=1.47mmHg ㆍma=7㎖+6㎖+0.0025g=13.0025g (22.4㎥/18kg)×13.0025g ×100 Xw = 40ℓ×(273/(273+15))×((760+1.47)/760)+(22.4㎥/18kg)×13.0025g 0.01618㎥ = × 100 37.99ℓ+[(22.4㎥/18kg)×(13.0025g/1)×(1kg/1000g)] = 13.99%

12. 시간(sec) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 … 온도(℃) 16 33 34 37 38 38 38 38 37 38 38 … 2. 건구, 습구온도를 이용한 수분량계산 ㆍ건구온도(dry-bulb temperature) ㆍ최고건구온도 : 38℃

13. 시간(sec) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 온도(℃) 16 16 17 18 19 20 21 23 23 24 25 26 시간(sec) 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 온도(℃) 26 27 27 28 28 29 29 30 30 31 31 31 시간(sec) 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 온도(℃) 31 32 32 32 32 32 33 33 33 33 33 34 시간(sec) 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 온도(℃) 34 34 34 34 34 34 34 34 35 35 35 35 시간(sec) 245 250 255 … 온도(℃) 35 35 35 … ㆍ습구온도(wet-bulb temperature) ㆍ최고습구온도 : 35℃

14. ㆍpsychrometric chart 이용 건구온도=100.4F(=38℃) 습구온도=95F(=35℃) ∴ chart에서 weigh of water vapor in one pound of dry air = 248grains grains water×0.0001431lb×22.4㎥water×28.8kg 수분량(%) =× 100 pound dry air×gr×18kg22.4㎥dry air 248grains water×0.0001431lb×22.4㎥water×28.8kg 수분량(%) = × 100 pound dry air×gr×18kg×22.4㎥dry air = 5.678%

15. - 수분측정 방법에 따른 수분 농도의 측정치 비교 및 결과 토의 – ㆍ대기환경공정시험법에 의한 배출가스내의 수분량 = 13.99% ㆍ건구, 습구온도를 이용한 수분량 = 5.68% ▶두 실험에서의 수분량의 차이는 ㅣ13.99-5.68ㅣ= 8.31% - 가솔린 혹의 경유 연소기 배출되는 이론적 수분량의 계산 및 측정치와 비교 – ㆍC8H8×12.5(O2+3.76N2) → 8CO2+9H2O+(12.5×3.76)N2 9(수분몰수) ㆍ수분량 = × 100 8+9+12.5×3.76(전체몰수) = 14.1% ▶수분량 = 14.1%

16. ◆ 토의 ㆍ이번실험은 가솔린 차량의 배출가스내의 수분량을 측정하고, 측정방법에 따른 수분량의 결과를 비교하는 실험이었다. ㆍ첫번째 실험인 대기환경공정시험법에 의한 배출가스내의 수분량 값은 13.99%, 두 번째 실험인 건구, 습구온도를 이용한 수분량 값은 5.68%로 가솔린 연소 시 배출되는 이론적 수분량,14.06%와 비교해보면 첫번째 실험값이 0.07%의 근소한 오차를 보임을 알 수 있다. ㆍ두 번째 실험에서 큰 오차가 발생한 원인 - 건구온도와 습구온도의 차이는 약3℃ - 실험값을 자료에 준하여 생각해보면 건구온도가 38℃, 습구온도가 35℃로 차이 는 3℃로 일치하지만 결과로 계산된 값은 이론 값보다 많이 낮은 값 - 이론 값과 같은 값이 나오려면 건구온도와 습구온도가 전체적으로 높아져야함 ▶ 온도를 측정하는 과정에서 열이 손실 ▶ 시간을 더 두고 온도를 쟀을 때 온도가 더욱 상승할 수 있는 여지가 있었음 ▶ 온도의 측정과정에서 문제가 발생 - 온도측정부분에서 좀 더 올바르고 정확한 실험이 이루어졌었더라면 오차도 줄 었을 것이고, 또한 측정방법에 따른 수분량의 값을 확실하게 알 수 있었을 것이 다.