열풍 건조에 사용하는 매체로 공기와 질소의 성능을 확인합니다.
4-1-1.공기의 역할
상온 상압의 공기는 거의 이상 기체로서 행동, t [℃]에서 공기의 밀도 ρ [kg / m3]는 대기압을 P [atm] 수증기압을 e [atm]하면
◎ 비용이 싸다
◎ 배관 누출 안전
◎ 열원으로서 재료를 데운다
◎ 기체경계막을 얇게 한다
◎ 증발한 수증기를 외부에 반송한다 (캐리어 가스)
○ 통상환경에서의 공기는 수증기를 몇% 포함하고, 수증기의 효과가 플러스 방향에 작용한다.
○ 산소가 가열 코일의 알루미늄 성분과 결합하여 표면에 내식성 피막을 형성하여 코일의 수명 연장에 작용한다.
× 공기는 산소를 포함하고, 고온이어지면 산화가 촉진된다.
4-1-2.질소의 역할
열풍 가열에 사용되는 질소의 장점 단점
◎ 열원으로서 재료를 따뜻하게 한다
◎ 무산소환경을 만들어 내 발화를 방지한다
◎ 무산소환경을 만들어 내 산화를 방지한다
◎ 무수증기환경을 만들어 내고, 가수분해나 수산근본결합을 방지한다
◎ 기체경계막을 얇게 한다
◎ 증발한 수증기를 외부에 반송한다 (캐리어 가스)
○ 새도 비교적 안전합니다
× 액체질소를 기화해서 사용할 경우는 상온과의 차분만 가열 효율이 낮아집니다
× 산소가 없으므로 가열 코일의 표면에 내식피막을 형성되지 않고, 공기와 비교하면 코일의 수명은 짧아집니다
질소는 무산소인 것부터, 용제를 포함하는 가연성의 물질 건조에 적합합니다.
4-1-3.공기의 밀도
공기를 질소 4 : 산소 1의 기체로 정의하면, 질소 분자량 28, 산소 분자량 32이므로 공기의 분자량은 28.8입니다.
28.8 = (28 x 4/5 + 32 x 1/5 )
공기의 밀도를 구하는 계산 (기압 1atm 실내 온도 20 ℃)
압력 p = 1atm = 101.3×10 ^ 5Pa
온도 t = 273-C
공기 V = 1m ^ 3
몰수 n = mol
기체 상수 R = 8.31J / mol · K
이상 기체 법칙 = pV = nRT
공기의 밀도 ρ =
n = pV/RT = 1.103x10＾5Pa x 1m＾3 / 8.31J/mol・K x (273+20)K = 41.6mol
ρ= (28.8 x 41.6)g/m＾3 = 1200g/m＾3 = 1.2g/ℓ
4-1-4.특성 일람표
공기의 구성 물질
| 성분 | 화학식 | 체적 비율 | 질량 비율 | 기체 밀도 | 비중 |
|---|---|---|---|---|---|
| 질소 | N2 | 78.084 | 0.75520000 | 1.251 | 1.105 |
| 산소 | O2 | 20.9476 | 0.23150000 | 1.429 | 0.967 |
| 아르곤 | Ar | 0.934 | 0.01280000 | 1.78 | 1.38 |
| 이산화탄소 | CO2 | 0.039 | 0.00046000 | 1.977 | 1.54 |
| 네온 | Ne | 0.001818 | 0.00001200 | 0.9002 | 0.69 |
| 헬륨 | He | 0.000524 | 0.00000072 | 0.1785 | 0.13 |
| 메탄 | CH4 | 0.000181 | – | – | – |
| 크립톤 | Kr | 0.000114 | – | – | – |
| 이산화황 | SO2 | 0.0001 | – | – | – |
| 수소 | H2 | 0.00005 | – | – | – |
| 아산화 질소 | N2O | 0.000032 | – | – | – |
| 제논 | Xe | 0.0000087 | – | – | – |
| 오존 | O3 | 0.000007 | – | – | – |
| 이산화질소 | NO2 | 0.000002 | – | – | – |
| 요오드 | I2 | 0.000001 | – | – | – |
간략한 공기 조성
| 성분 | 화학식 | 체적 비율 | 질량 비율 |
|---|---|---|---|
| 질소 | N2 | 0.79 | 0.768 |
| 산소 | O2 | 0.21 | 0.232 |
공기의 구성 물질의 특성 定積 비열
| 성분 | 반데르워스Van der Waals 상수 | 분자량 | 가스 상수 | 정압 비열 | 정적 비열 | 비열 비 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| a / Pa m6 mol−2 | b / m3 mol−1 | g/mol | R (J/g・K) | Cp (J/g・K) | Cv (J/g・K) | γ | |
| 공기 | 135 × 10−3 | 36.6 × 10−6 | 28.967 | 0.28703 | 1.005 | 0.718 | 1.399 |
| 질소 N2 | 141 × 10−3 | 39.2 × 10−6 | 28.013 | 0.29680 | 1.039 | 0.743 | 1.399 |
| 산소 O2 | 138 × 10−3 | 31.9 × 10−6 | 31.999 | 0.25984 | 0.914 | 0.654 | 1.398 |
| 수증기 H2O | 553 × 10−3 | 33.0 × 10−6 | 18.015 | 0.46152 | 4.186 | 3.147 | 1.33 |
| 헬륨 He | 3.45 × 10−3 | 23.8 × 10−6 | 4.003 | 2.07727 | 5.240 | 3.16 | 1.66 |
| 아르곤 Ar | 136 × 10−3 | 32.2 × 10−6 | 39.948 | 0.20813 | 0.523 | 0.32 | 1.68 |
| 수소 H2 | 24.8 × 10−3 | 26.7 × 10−6 | 2.016 | 4.12449 | 14.250 | 10.12 | 1.408 |
| 일산화탄소 CO | 151 × 10−3 | 40.0 × 10−6 | 28.010 | 0.29684 | 1.041 | 0.74 | 1.4 |
| 이산화탄소 CO2 | 365 × 10−3 | 42.8 × 10−6 | 44.010 | 0.18892 | 0.819 | 0.63 | 1.3 |
| 암모니아 NH3 | 422 × 10−3 | 37.1 × 10−6 | 17.031 | 0.48821 | 2.060 | 1.57 | 1.31 |
| 메탄 CH4 | 238 × 10−3 | 42.8 × 10−6 | 16.042 | 0.51828 | 2.160 | 1.63 | 1.32 |
비열 = 1kg의 물질을 1K 만 상승하는 데 필요한 열량
공기의 성질
| 온도조건 | 밀도 | 정압비열 | 점성율 | 동점성율 | 열전도율 | 열확산율 | 프란틀수 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| T | ρ | Cp | η | ν | λ | α | Pr |
| K | kg/m3 | kJ/(kg・K) | μPa・s | mm2/s | mW/(m・K) | mm2/s | – |
| 100 | 3.6109 | 1.072 | 7.1 | 1.97 | 9.22 | 2.38 | 0.826 |
| 200 | 1.7679 | 1.009 | 13.4 | 7.58 | 18.1 | 10.15 | 0.747 |
| 300 | 1.1763 | 1.007 | 18.62 | 15.83 | 26.14 | 22.07 | 0.717 |
| 400 | 0.8818 | 1.015 | 23.27 | 26.39 | 33.05 | 36.93 | 0.715 |
| 500 | 0.7053 | 1.031 | 27.21 | 28.58 | 39.51 | 54.33 | 0.71 |
| 600 | 0.5878 | 1.052 | 30.78 | 52.36 | 45.6 | 73.7 | 0.71 |
| 700 | 0.5038 | 1.076 | 34.1 | 67.7 | 51.3 | 94.6 | 0.715 |
| 800 | 0.4408 | 1.099 | 37.23 | 84.5 | 56.9 | 117 | 0.719 |
| 900 | 0.3918 | 1.122 | 40.22 | 102.7 | 62.5 | 142 | 0.722 |
| 1000 | 0.3527 | 1.142 | 43.08 | 122.1 | 67.2 | 167 | 0.732 |
| 1100 | 0.3206 | 1.16 | 45.84 | 143 | 71.7 | 193 | 0.742 |
