11. 연소란? (4) (고체 연소 – 분해/표면/증발/내부 연소)

지난 포스팅에선 액체의 연소에 대해 알아보았다.

http://nefing.com/c/24889286

 

11. 연소란? (3) (액체 연소 – 증발 / 분해 연소)

 

 

 

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

그중에서도 고체의 연소에 대해 알아보려 한다.

 

고체는 액체와는 다르게

고체 상태 그대로 연소될 수 있으며,

액체의 연소와 동일하게 인화성 기체를 발생시켜 연소될 수도 있다.

 

고체의 연소는 일반적으로 아래 4가지로 분류되며 이에 대해 알아본다.

[표면연소, 분해연소, 증발연소, 내부연소(=자기연소)]

 

 

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1. 분해연소 (Decomposed Combustion)

 

A. 정의

​

가연성 고체가 열에 의해 분해되어 가연성 가스가 발생하며,

이렇게 발생한 가연성 가스가 연소하는 것을 의미한다.

 

B) Mechanism

​

1. 가연성 고체에 열이 가해지고,

고체가 보유하고 있던 수분들을 모두 잃는다.

2. 가연성 고체가 열분해되어 가연성 기체가 발생한다.

3. 가연성 기체가 주위 공기와 혼합되고,

온도가 지속적으로 상승하거나, 높은 온도를 유지한다면

가연성 기체의 농도도 함께 높아진다.

4. 가연성 기체의 농도가 일정 수준(=인화점, 폭발 하한) 이상에 도달한다.

5. 이 상태에서 점화원(ex 성냥, 정전기, 스파크 등)이 발생하면

가연성 기체는 연소한다.

 

C) 예시

​

- 나무, 석탄, 종이, 파라핀, 밀랍

(분해 시 인화성 기체가 발생하는 고체)

 

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2. 표면연소 (Surface Combustion)

 

A) 정의

​

- 물체(가연성 고체)가 열을 받아 물체 표면에서 산소가 직접 반응하여

발열반응을 일으키며 연소하는 것을 의미한다.

 

B) Mechanism

​

1. 고체 가연물이 열을 받아 분해된다.

2. 분해가 모두 이루어진 뒤 분해되지 않는 물체만 남는다, (Ex. 코크스*)

* 코크스

: 석탄을 가공해 만드는 연료.

: 고순도 탄소로 구성.

: 단단한 다공성 연료.

3. 주변의 산소를 포함한 혼합 가스가 남은 물체에 도달한다.

4. 혼합 가스가 남은 물체(가연물) 표면에 흡착 후 산화 반응하며 연소한다.

 

C) 특징

​

- 화염을 내지 않고 연소한다.

 

D) 예시

​

- 목탄, 코크스, 금속 분말, 숯

(가열되어도 증발, 분해가 이루어지지 않는 고체)

 

 

 

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3. 증발연소 (Evaporating Combustion)

​

A) 정의

​

- 물체(가연성 고체)가 열을 받아 증발(고체->액체->기체)하여

발생한 증기(or 가스)가 연소하는 것을 의미한다.

 

B) Mechanism

​

1. 고체 가연물에 열이 가해진다.

2. 가연성 고체가 증발하여 가연성 기체가 발생한다.

3. 온도가 지속적으로 상승하거나, 높은 온도를 유지한다면

가연성 기체의 농도도 함께 높아진다.

4. 가연성 기체의 농도가 일정 수준(=인화점, 폭발하한)* 이상에 도달한다.

(* 인화점과, 폭발하한에 대해선 블로그 내의 글을 참고하기 바란다.)

5. 이 상태에서 점화원(ex 성냥, 정전기, 스파크 등)이 발생하면

가연성 기체는 연소한다.

 

C) 예시

- 황, 나프탈렌

(열분해되기 전 증발하는 물질)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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4. 내부연소 (Internal Combustion)

A) 정의

​

- 물체(가연성 고체)가 산소를 함유하여 열을 받을 경우 증발(고체->액체->기체)하여

발생한 증기(or가스)가 연소하는 것을 의미한다.

 

B) Mechanism

 

1. 가연성 고체에 열이 가해지고,

고체가 보유하고 있던 수분들을 모두 잃는다.

2. 가연성 고체가 열분해 되어 가연성 기체와 산소가 발생한다.

3. 가연성 기체가 발생된 산소와 혼합된다.

4. 가연성 기체의 농도가 일정 수준(=인화점, 폭발하한) 이상에 도달한다.

5. 이 상태에서 점화원(ex 성냥, 정전기, 스파크 등)이 발생하면

가연성 기체는 연소한다.

 

C) 특징

​

- 연소속도가 빠르다.

- 외부에 산소가 존재하지 않아도 연소가 발생할 수 있다.

(물체가 자체적으로 가지고 있는 산소가 연소에 사용되므로)

 

D) 예시

​

- 니트로화합물류, 질산에스테르류, 질산에스테르류, 히드라진유도체류

 

 

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