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방재영역/연소공학

1. 연소의 정의 및 요소

by Danny' 2020. 6. 10.
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연소의 정의 및 요소

1. 연소의 정의

  • 연소란 화학반응 중에서 반응열이 극히 크고, 그 결과로써 발광을 수반하는 반응이다
  • 이와 같은 반응은 산화반응이 많으므로 연소란 빛과 열의 발생을 수반하는 급격한 산화반응이라고 말할 수 있다
  • , 가연성 물질이 공기중의 산소와 반응하여 열 과 빛을 발하면서 산화하는 현상을 말한다
  • 원자 또는 분자의 운동에너지가 증가하여 활발한 운동에 의하여 그 온도에 적응하는 열복 사선을 발생하는데 이러한 열복사선 은 온도가 상승되면 파장 이 점점 짧아지면서 가시광선 영역의 파장에 이르면 발광 반응을 감지하게 된다

2. 연소의 3요소와 4요소

  • 가연물 이 연소하기 위해서는 산소공급원 및 점화원이 있어야만 정상적인 연소의 화학반응을 유지할 수 있다
  • 연소의 4요소 : 가연물, 산소공급원, 점화원, 순조로운 연쇄반응 이 추가된다


3. 연소의 3요소

3-1 가연물

가연물은 탈 수 있는 물질로서 산소 공급원을 산화제라 한다. 가연물은 환원제로 설명할 수 있다. 가연물의 대부분은 유기화합물이다

가연물의 조건

  • 지연성가스 또는 조연성 가스인 산소, 염소 등과 친화력이 클 것
  • 산화되기 쉽고 반응열이 클 것(연소열이 클 것)
  • 열전도율이 적을 것(기체 < 액체 < 고체)
  • 표면적이 클 것(기체 > 액체 > 고체)
  • 연쇄반응이 일어나는 물질일 것
  • 활성화 에너지가 작을 것(점화 에너지가( 작을 것)

가연물이 될 수 없는 조건

  • 흡열반응물질 : 산화반응이라도 흡열 반응 물질은 가연물에서 제외된다
  • 불활성기체 He, Ne, Ar, Kr, Xe , Rn 은 화학적으로 안정 하여 반응하지 않는다
  • 산화반응이 완결된 물질 : 이미 산화된 물질인 CO2H2O 등은 더 이상 산소와 결합하지 않는다

산소공급원

  • 산소 공급원으로 공기 지연성 가스 산화재 자기 반응성(연소성) 물질 등이 있다

공기의 조성

공기의 조성

지연성 가스 : 조연성 가스라고도 하며, 할로겐 원소인 F2, Cl2, Br2, I2등 이 있다

산화제 : 산화제는 제1류 위험물, 제 6류 위험물 및 오존 등으로서 분자 내의 다량의 산소를 함유하고 있는 물질이다

자기반응성(연소성)물질 : 연소에 필요한 산소공급원을 함유하고 있는 물질로서 니트로글리세린, 니트로셀룰로즈, TNT 등의 제5류 위험물이 자기연소성 물질에 해당된다


3-2 점화원

1. 기계적 점화원

나화

  • 난방, 난로, 담배, 소각 등의 나화
  • 보일러, 토오치 램프 등의 나화
  • 가스 냉장고의 작은 화염

고온표면

  • 가열로, 전열기, 배기관, 연도 등의 고온부
  • 가스절단의 불꽃
  • 용융금속, Slag 등의 고온

단열압축

  • 밸브의 급속 열림조작에 의한 고압가스 의 발열
  • 액체내부 기포의 충격압에 의한 발열
  • 탱크내의 급격한 재료투업에 의한 발열

충격마찰

  • 주철제 공구에 의한 충격 불꽃
  • 배관내면 과의 마찰에 의해서 생성되 는 고온 scale 입자
  • 회전부분의 마찰면

2. 전기적 점화원

정전기불꽃

  • 석유류의 유통 또는 여과
  • 가연성 가스 또는 미스트의 분출
  • 노즐에 서의 수류 충격압
  • 습기 가 있는 스팀의 누설

전기불꽃

  • 전구 의 파괴
  • 자동제어장치의 전기접점
  • 절환스위치의 개폐
  • 전기 활선의 단락 및 전락

전기발열

  • 과전류에 의한 발열
  • 단락에 의한 발열
  • 절연불량에 의한 발열
  • 누전에 의한 발열
  • 접속부의 불량에 의한 발열

3. 화학적 점화원

  • 연소열 : 가연물이 산소와 반응하여 발열반응을 할때 생성되는 열량
  • 분해열 : 가연물이 분해반응 할 때 발생하는 열량
  • 중합열 : 시안화수소나 산화에틸렌 등의 중합폭발시 발생하는 열량

 

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