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Safety Engineering/연소공학21

액면 연소 와 등심 연소 (심지 연소) 의 개념과 원리 액면연소(Liquid Surface Combustion)와 등심연소(심지연소, Wick Combustion) 액체연료의 경우 액상으로 연소가 발생하지 않고 자체적인 증기압 또는 외부의 열원 등에 의해 증발한 후 산소와 혼합하여 연소하는 특성을 갖는다. 따라서 연소하는 형태에 따라 액면연소, 등심연소, 증발연소, 분무연소로 나뉘는데, 증발연소와 분무연소는 이전에 작성한 글을 참조하면 된다. 액면연소(Liquid Surface Combustion) 액체연료의 표면에서 연소하는 것으로 화염의 복사열 및 대류로 연료가 가열되어 발생된 증기가 공기와 혼합하여 유면의 상부에서 확산 연소하는 것을 말한다. 경계연소, 전파연소, 포트연소 등이 있다. 액면연소는 등유나 경유와 같은 경질유의 연소에 이용되는 방법이나 많이.. 2020. 5. 17.
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. 공기와의 혼합이 충분하지 못할 때, 분무군의 안쪽에 있는 액적.. 2020. 5. 16.
자기 연소 (내부 연소) 의 개념과 원리 자기연소 자기 연소는 외부로부터 연소에 필요한 산소를 공급받지 않고, 분자에 포함된 산소를 공급받아 연소하는 형태를 말한다. 즉, 가연성고체가 자체 내에 산소를 함유하고 있어 공기 중의 산소를 필요로 하지 않고 그 자체의 산소로 연소하는 것을 말하며, 내부연소라고도 한다. 일반적으로 니트로셀룰로스, 질산에스테르류, TNT(Trinitro Toluene), 히드라진(N2H4) 등 위험물 안전관리법의 제5류 위험물 등이 해당되며, 열분해에 의해 기체 가연물과 함께 산소를 발생시키므로 연소의 3요소 중 산소 공급원이 존재하지 않아도 연소가 진행되는 특성을 갖는다. 연소의 형태는 분해 연소와 같으며, 자기 연소는 계를 구성하고 있는 분자로부터 산소공급을 받고, 외부로부터 산소 공급이 없어도 연소가 지속되므로, .. 2020. 5. 15.
분해 연소 와 표면 연소 의 개념과 원리 분해 연소(Destructive Combustion)와 표면 연소(Surface Combustion) 일반적으로 나무, 석탄, 종이 등의 분자량이 큰 연료가 연소할 때 일정한 온도가 되면 물질이 분해되며, 가연성의 휘발분을 방출하며, 점화원에 의해 점화되어 확산 연소를 한다. 이를 분해 연소(Destructive Combustion)라고 하며, 분해연소를 하지 않고 남은 코크 등의 탄소는 공기 또는 산소에 이해 표면에서 연소를 하게 되는데 이를 표면 연소(Surface Combustion)라고 한다. 간단히 말하면, 석탄 등의 고체연료는 분해 연소(Destructive Combustion)와 탄소의 표면 연소(Surface Combustion)의 두 과정에서 이루어지며, 고체 가연물이 열분해 하거나 증발.. 2020. 5. 14.
증발 연소 (Evaporating Combustion) 의 개념과 원리 증발 연소(Evaporating Combustion) 일반적으로 알코올, 가솔린, 등유 등의 인화성액체는 자체 증기압에 의해 증발한다. 이렇게 증발된 증기는 주변 공기와 혼합하며 연소 가능한 분위기를 만들게 되고, 외부의 점화원에 의해 연소가 시작된다. 이를 증발연소(Evaporating Combustion)라고 한다. 액체의 증발연소 증발 연소는 증발에 의해 연소가 진행되는데, 연소가 진행되면 액체의 표면이 가열되어 액체의 증발이 촉진되고, 다시 연소를 촉진시킨다. 일반적으로 단독으로 진행되기보다는 확산 연소 등과 공존하여 발생한다. 여기서 연료의 증발 속도가 연소의 속도보다 빠른 경우 불완전연소가 된다.(예) 석유난로 심지가 길 경우 화염의 선단에 매연이 나온다.) 증발 연소의 특성상 증발된 인화성 .. 2020. 5. 13.
예혼합 연소 , 혼합기 연소 (Premixed Combustion) 의 개념과 원리 예혼합연소와 혼합기연소 기체 연료 또는 액체의 증기와 연소에 필요한 공기 또는 산소를 미리 혼합시킨 후 점화시켜 연소시키는 것을 예혼합 연소라고 한다. 화염면이라고 하는 고온의 반응면이 형성되어 자력으로 전파해나가는 특징이 있다. 예혼합 가스가 연소되려면 공기와 연료의 혼합비(Mixture Ratio)가 적당한 범위 폭발 한계에 있어야 한다. 주로 분젠(Bunsen) 화염의 연소와 가솔린 엔진의 연소가 이에 속한다. 예혼합 연소는 화염이 반응면에서 예열면으로 자동적으로 이동하기 때문에, 연소 속도가 가속되는 특성을 가지고 있으므로 확산 화염보다 훨씬 빠른 속도로 진행된다. 화염면이 자동으로 이동하며 온도도 급속히 상승하기 때문에 밀폐공간에서는 급격한 압력 상승에 의한 피해가 발생할 수 있다. 예혼합연소도.. 2020. 5. 12.
확산 연소 (Diffusion Combustion) 의 개념과 원리 확산연소 수소, 아세틸렌, LPG 등의 가연성 가스가 관 입구에서 공기 중으로 유출될 때, 확산에 의해 가연성가스가 공기와 혼합하여 연소하는 현상을 확산 연소(Diffusion Combustion)라고 한다. 확산연소는 층류 확산 연소와, 난류 확산 연소로 나뉜다. 연소는 이런 확산이나 기체 분자의 분자 확산에 의해 연료가스와 공기 중 연소가 혼합하고, 가연성의 혼합기체가 된 장소에 화염이 형성된다. 그리고 일반적인 확산과정은 화학반응이나 화염의 전파과정보다 늦게 진행되어, 확산속도로 인해 연소속도가 지배되는 특성을 갖는다. Fick's Law 확산연소는 위의 Fig.1처럼 반응영역 쪽으로 가연물과 산소가 확산되고, 폭발하한에 도달하게 되는 경우 연소가 발생하게 된다. 이때 연소속도는 가연물과 산소가 반.. 2020. 5. 11.
연소 (Combustion) 정의 및 개념 Part.4(연소생성물) 연소 생성물 물질이 연소할 때 화학변화에 의해 처음 물질과는 다른 연소 생성물이 생성되며, 이러한 연소 생성물에는 연소가스, 열, 연기, 불꽃 등이 있다. 연소가스 연소 후 생기는 가스의 종류는 가연물의 화학적 성질과 연소상태에 따라 다르게 나타나며, 화재가 발생한 경우 여러 종류의 연소가스가 만들어진다. 연소가스란 연소 생성물 가운데 기체로 된 것을 일컫는다. 대부분의 가연성 물질은 탄소를 포함하고 있고 이 탄소가 연소할 때 산소의 공급이 충분하면 이산화탄소(CO2)가 되고, 산소의 공급이 부족하면 일산화탄소(CO)가 생성된다. 연소가스에는 이 외에도 이산화황(SO2), 암모니아(NH3), 시안화수소(HCN), 포스겐(COCl2), 포름알데히드(CH2O) 등이 발생한다. 이러한 연소가스들은 독성의 위험.. 2020. 5. 10.
연소 (Combustion) 정의 및 개념 Part.3(불완전연소) 불완전연소(Incomplete Combustion) 연소 생성물 중 가연물이 완전한 산화가 진행되지 않으면, 정상적인 연소가 되지 않아 이산화탄소(CO2) 대신, 일산화탄소(CO), 그을음 등이 생기게 되는데 이 같은 상태를 불완전 연소라고 한다. 불완전 연소는 여러 가지 원인이 있다. 산소공급이 부족하거나, 연소된 가스의 배출이 불량할 때, 그리고 연소가스가 다량으로 투입되는 경우 발생하는 것으로 알려져 있다. 불완전 연소를 하는 경우 다량의 일산화탄소 등에 의해 상황에 따라 작업자들의 질식사고가 발생할 수 있으므로 주의해야 한다. 가스를 연소시키면 연소 생성물을 함유한 배기가스가 발생하고, 이 중 불완전연소가 진행되면 일산화탄소(CO)가 포함된 배기가스를 발생시킨다. 개방형 연소기를 실내에서 사용할 .. 2020. 5. 9.
연소 (Combustion) 정의 및 개념 Part.2(연소의 특성) 연소의 개념과 원리 연소 (Combustion) 정의 및 개념 Part.1(연소의 3요소) 연소(Combustion) 정의 및 개념 Part.1 연소현상의 자세한 성질은 아직도 발견되지 않은 부분이 많다. 그 이유는 연소라는 현상이 많은 기초 현상의 조합으로 만들어진 것이며, 연료의 종류나 연소 hello-onl.tistory.com 연소의 개념 중 특성에 대해 알아보면 다음과 같다. 첫 번째, 발열반응 일반적으로 가연물은 연소반응이 일어날 정도의 에너지 상태가 되어야 한다. 이 에너지 상태를 활성화 에너지(Potential Energy)라고 하며, 가연물은 활성화 에너지를 받아 활성 상태가 된 후, 점화원에 의해 연소하며 산화반응을 거쳐 에너지를 외부에 방출한다. 이러한 반응을 연소의 발열반응(Exot.. 2020. 5. 8.
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