11. 연소란? (2) (기체 연소 - 확산연소, 예혼합연소)

지난 포스팅에선 연소란 무엇인지, 연소의 3요소, 4요소는

무엇인지에 대해 간략하게 알아보았다.

http://nefing.com/c/58431397 

 

 

11. 연소란? (1) (연소의 3요소, 4요소)

 

 

이번 포스팅에선 물질의 상태(고체, 액체, 기체 상태)에 따른 연소,

그 중에서도 기체의 연소에 대해 알아보려 한다.

(이번에 다루는 기체는 연소되는 기체. 즉, 가연성 기체임을 참고하자.)

 

우선, 기체의 연소의 형태는 불꽃연소(발염*연소)이다.

불꽃연소를 한다는 것은 가연성 기체가 연소될 때

불꽃을 생성하며, 불티**를 생성하지 않는 것을 의미한다.

* 발염 : 가연성 물질이 연소 과정에서 불꽃을 내는 현상

** 불티 : 타는 불에서 나는 아주 작은 불똥

 

또한, 기체의 연소는 보통 확산연소와 예혼합연소로 분류되며

각각에 대하여 알아보자.

 

 

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1. 확산 연소(Diffusion Flame)

 

A) 정의

​

가연성기체만을 대기중으로 유출시켜

가연성 기체와 대기중의 공기가 혼합하여 연소하는 현상이다.

 

B) Mechanism

​

1. 인화성 기체가 탱크로부터 분사된다.

2. 분사된 인화성 기체가 확산하여 대기중의 공기와 혼합된다.

3. 혼합기체의 연소가 발생한다.

(아래 이미지 참고)

​

 

C) 확산연소의 분류

​

C.1) 층류 확산연소

: 인화성 기체의 분출속도가 작은 경우에 해당되는 연소

: 인화성 기체 흐름에 대한 레이놀즈 수 값이 2100 미만인 경우의 연소

: 화염에 굴곡이 거의 없다.

 

C.1) 난류 확산연소

: 인화성 기체의 분출속도가 큰 경우에 해당되는 연소

: 인화성 기체 흐름에 대한 레이놀즈 수 값이 2100 이상인 경우의 연소

: 화염에 굴곡이 존재한다.

(화염의 형상이 일정하지 않다.)

 

D) 확산연소의 특징

​

D.1) 예혼합 연소에 비해 반응면적이 넓다.

D.2) 불완전연소하여 매연과 유해가스가 발생하는 경향이 있다.

(확산연소가 불완전연소하는 이유는

가연성기체+공기의 혼합물에 산소가 충분하지 않기 때문이다.

가연성기체와 공기 혼합물은 확산에 의해 혼합되는데,

일반적으로 확산속도가 충분하지 않아 혼합물에 산소가 부족하다.)

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2. 예혼합연소 (Premixed Flame)

 

A. 정의​

 

가연성기체와 공기가 혼합된 상태의 혼합물을

분출 및 점화하여 발생하는 연소이다.

 

B) Mechanism

​

1. 인화성 기체와 공기가 탱크에서 혼합된다.

2. 혼합물이 탱크로부터 분사된다.

3. 혼합기체의 연소가 발생한다.

(아래 이미지 참고)

 

 

​

C) 예혼합연소의 분류

​

C.1) 층류 예혼합연소

: 혼합기체 흐름에 대한 레이놀즈 수 값이 2100 미만인 경우의 연소

: 폭연***으로 발전할 수 있는 연소

 

C.1) 난류 예혼합연소

: 혼합기체 흐름에 대한 레이놀즈 수 값이 2100 이상인 경우의 연소

: 폭굉****으로 발전할 수 잇는 연소

 

*** 폭연 : 어떠한 부분의 연소로 발생한 열이

다른 인접부를 가열하여 격렬한 연소가 전파되는 현상.

: 화염 전파속도는 폭굉****의 전파속도보다 작다.

 

**** 폭굉 : 화염 전파속도가 음속보다 빠른 연소

: 충격파가 발생하여 파괴를 야기하고, 굉음을 동반한다.

 

 

D) 예혼합연소의 특징

​

D.1) 별도의 공기(산소) 공급 없이 혼합기체만으로 연소가 가능하다.

D.2) 신속한 연소반응이 일어난다.

(확산 연소와는 다르게 혼합가스(가연성 기체 + 공기)를 연소시키므로)

 

 

위 글은 기업의 구매, 영업, 설계 담당자에게 도움을 드리기 위한 참조용 글입니다.