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방재영역/연소공학

24. 물질의 폭발(연소)한계

by Danny' 2020. 6. 16.
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물질의 폭발(연소) 한계(연소)한계

 

1. 개요

물질이 연소하는 데는 가연성 물질, 산소공급원, 점화 에너지의 연소 3요소가 필요 하며, 가연성 물질이 기체 상태에 있을 때 다른 기체와 산소(공기)가 혼합하여 일정 농도 범위 내에 있을 경우에만 연소가 이루어진다

2. 연소한계의 예

  • 수소 : 4% ~ 75%
  • 일산화탄소 : 12.5% ~ 74%
  • 아세틸렌 : 2.5% ~ 81%
  • 메탄 : 5% ~ 15%
  • 암모니아 : 15.5% ~ 28%
  • 프로판 : 2.2% ~ 9.5%
  • 에틸렌 : 2.7% ~ 36%

3. 연소한계에 대한 영향 인자

산소농도
메탄의 연소한계를 보면 공기 중에서는5% ~ 15%이나 산소중에서는 5.1% ~ 61%로 넓어지며 산소중에서 위험도가 훨씬 높아진다

온도
온도가 올라가면 분자의 운동이 활발해지고 분자 간 유효 충돌 가능성이 커지기 때문에 연소 한계는 넓어진다

압력
일반적으로 압력이 높아지면 분자간의 평균 거리가 축소되어 유효 충돌이 증가되며 화염의 전달이 용이하여 연소 한계는 넓어진다. 연소하한은 크게 변하지 않으나 상한이 높아져 전체적으로 범위가 넓어진다

불활성 가스
불활성 가스를 투입하면 연소 상한은 크게 변화하고 하한은 작게 변화하나 전체적으로는 연소범위가 좁아진다. 예로서 가솔린 증기의 연소 한계는 공기 중에서는1.4% ~ 7.6%이나 불활성 가스인 질소를 40% 첨가하면 연소 한계는1.5% ~ 3.0%로 된다

최소발화에너지(MIE)
가연성 가스의 조성이 화학 양론적 조성(완전연소 조성)부근일 경우 MIE는 최저가 된다. 이것보다 상한계나 하한계로 향함에 따라 MIE는 증가한다

 

 

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