분무 연소 (액적 연소, Spray Combustion) 의 개념과 원리

분무 연소(액적 연소, Spray Combustion)

액체연료를 연소시킬 때 연료를 분무화(Atomization)하여 미립자로 만들어 이것을 공기에 혼합하여 연소시키는 방법을 분무 연소(Spray Combustion)라고 한다. 액체연료를 노즐에서 고속으로 분출시키며, 수㎛에서 수백㎛의 크기로 무화시켜 표면적을 크게 하여 공기나 산소와의 혼합을 좋게 하는 것이 분무 연소의 핵심이다.

 

분무된 각각의 입자는 액적이라고 하며, 액적 주변에 충분히 많은 공기가 있을 경우 액적의 표면에서 조금 떨어진 곳에 액적을 둘러싼 화염이 형성된다. 이것은 액적에서 증발한 가스가 액상에서 조금 떨어진 화염면에 도달하여 외부로부터 들어온 산소와 반응하여 연소한다.

 

Fig.1 해본사람은 다 해본 모기약 연소도 분무연소다.

 

공기와의 혼합이 충분하지 못할 때, 분무군의 안쪽에 있는 액적은 외부의 열로 인하여 증발하게 되어 그 후는 기체의 확산 연소와 같은 연소를 하게 된다. 주로 디젤기관이나, 보일러 등에서 분무연소를 볼 수 있다.

 

Fig.2 분무연소 매커니즘

 

분무연소 발생 메커니즘은 다음과 같다.

① 액체 연료를 노즐로부터 분사

② 분사된 액체 연료가 산소와 접촉

③ 액적의 증발로 인한 증기와 산소가 혼합하여 가연성 혼합물 생성

④ 점화원에 의해 연소 시작

 

분무연소는 보일러, 디젤기관 등 매우 유용하게 이용될 수 있지만 반대의 입장에서 생각해보면 화학공장에서의 인화성 액체 분무 공정 중 미지의 점화원에 의한 화재는 큰 인적피해와 물적 피해를 동반할 것이다. 인화성액체를 분무 또는 다른 용도로 취급하는 과정에서도 자칫 화재가 발생할 수 있으므로, 주의가 필요하다.

 

디젤기관 등 분무 연소를 활용할 수 있지만 그와 반대로 다른 상황에서는 피해로 돌아올 수 있다는 점도 생각해야 한다. 특히, 자동차나 선박의 도장 공정 등 락카 또는 페인트를 사용해야 하는 공정은 이로 인해 화재가 발생할 수 있으므로 주의해야 한다.

 

따라서 분무연소를 예방하기 위해서 점화원의 관리가 매우 중요한데, 해당 작업을 하는 장소에서는 정전기 예방은 물론 휴대용 전기설비나 뜨거운 표면 등 점화원으로 작용되지 않도록 관리해야 한다.

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연소와 관련된 사항은 아래 링크에서 참고하면 된다.

연소 (Combustion) 정의 및 개념 Part.1(연소의 3요소)

연소 (Combustion) 정의 및 개념 Part.2(연소의 특성)

연소 (Combustion) 정의 및 개념 Part.3(불완전연소)

연소 (Combustion) 정의 및 개념 Part.4(연소생성물)

확산 연소 (Diffusion Combustion) 의 개념과 원리

예혼합 연소 , 혼합기 연소 (Premixed Combustion) 의 개념과 원리

증발 연소 (Evaporating Combustion) 의 개념과 원리

분해 연소 와 표면 연소 의 개념과 원리

자기 연소 (내부 연소) 의 개념과 원리

액면 연소 와 등심 연소 (심지 연소) 의 개념과 원리

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