당량비와 연소생성물

당량비의 정의

당량비는 혼합기의 연료·공기 비를 화학양론 연료·공기 비로 나눈 값이다.

이 값으로 혼합기가 연료 쪽인지 공기 쪽인지 판단한다.

공기비 λ는 λ = 1/φ로, 당량비와 역수 관계다.

φ 값별 혼합기 상태

φ 값에 따라 혼합기는 과농, 양론, 희박 세 가지로 나뉜다.

φ가 1보다 크면 연료 과잉이라 불완전연소가 일어나고 CO와 그을음이 많아진다.

φ가 1보다 작으면 산소가 남아 CO는 줄지만 연소 온도가 낮아져 열 방출이 줄어든다.

φ가 1이면 이론 공기량으로 연료가 완전히 타며 CO2와 H2O가 주 생성물이다.

프로판 계산 예

프로판의 이론 공기·연료비는 686.4를 44로 나눈 15.6이다.

공기가 이론량의 절반만 들어오면 실제 A/F는 7.8이 된다.

이때 φ는 2.0이므로 공기가 절반뿐인 과농 혼합기다.

연소 유형별 생성물

불완전연소는 산소가 부족하거나 열이 빼앗겨 CO와 그을음이 생긴다.

훈소는 불꽃 없이 진행되므로 감지가 늦고 연기의 독성이 크다.

CO는 헤모글로빈과 결합해 산소 운반을 막으며, 결합력이 산소보다 약 200배 이상 강하다.

CO 수율은 연료 1kg이 연소할 때 생성된 CO 질량의 비(kg/kg)다.

헷갈리는 점과 직접 풀기

훈소는 불꽃 없는 완전연소가 아니다. 산소가 부족한 불완전연소다.

φ가 1을 넘어 커질수록 CO 수율이 증가한다.

φ = 1.5인 혼합기의 상태를 직접 골라 보자.

φ가 1보다 크므로 연료 과잉, 즉 과농 혼합기다.

핵심 정리

정리하면 완전연소는 CO2와 H2O를, 불완전연소는 CO와 그을음을 낸다.

당량비 φ가 1을 넘으면 CO 수율이 커지므로 급기 상태 관리가 핵심이다.

시험에서는 정의, 혼합기 상태, 생성물과 인체 영향을 한 흐름으로 쓴다.