[연소공학]부분예혼합(분젠버너), 예혼합(메탈파이프)실험

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목차

1. 실험목적…………………………………………………………………………………p. 3

2. 실험이론…………………………………………………………………………………p. 3
2-1. 예혼합 연소………………………………………………………………………… p. 3
2-2. 예혼합화염의 특징………………………………………………………………… p. 3
2-3. 예혼합화염의 예…………………………………………………………………… p. 3
2-4. 예혼합 연소의 예……………………………………………………………………p. 4
2-5. 공기비(공기과잉률)…………………………………………………………………p. 5
2-6. 연소계산………………………………………………………………………………p. 6

3. 실험장비…………………………………………………………………………………p. 7

4. 실험방법…………………………………………………………………………………p. 7

5. 실험결과…………………………………………………………………………………p. 9
5-1. 분젠 버너를 이용한 부분 예혼합 실험(2010년 5월 17일)………………… p. 9
5-2. 메탈 파이프를 이용한 예혼합 실험(2010년 5월 31일)……………………p. 18

6. 결론 및 고찰………………………………………………………………… ………p. 28

7. 참고문헌………………………………………………………………… ……………p. 29

본문내용

1. 실험목적
분젠버너와 메탈파이프 버너를 이용하여 공기비를 계산식을 이용하여 구하고 화염 거리에 따른 온도변화와 포가스 를 측정한다.

2. 실험이론
2-1. 예혼합 연소
연료와 공기를 미리 혼합시킨 후에 연소시키는 것으로 화염이 전파하는 특징을 가집니다. 예혼합 연소는 층류예혼합연소와 난류예혼합연소로 나눌수 있다.
⑴ 연료가스와 공기가 발화되어 전파되기 전에 미리 혼합된 상태에서 분출되며 연 소되는 과정에서 발생하는 화염이다.
⑵ 확산화염에서는 화염면의 전파가 일어나지 않으나 예혼합화염에서는 화염면의 전파가 수반된다.

2-2. 예혼합화염의 특징
⑴ 예혼합화염은 화염면의 전파가 수반되며, 밀폐공간에서는 급속한 압력증가를 초래하고 충분한 압력이 전파되는 화염 뒤에 축적되면 화염면에 충격파를 형성할 수 있다.
⑵ 예혼합화염은 연료와 1차공기의 공급을 인위적 제어로 조정할 수 있는데에 그 특징이 있다.
⑶ 화염대가 온도곡선의 변곡점을 경계로 하여 예열대와 반응대로 나누어지며 그 다음의 후화염대로 이어지는 분명한 구분을 볼 수 있다.

2-3. 예혼합화염의 예
⑴ 예혼합화염의 대표적인 예
① 분젠식 가스버너의 화염,
② 산소․아세틸렌 용접기의 토오치화염
③ 가솔린 엔진의 화염
⑵ 예혼합화염에는 층류 예혼합화염과 난류 예혼합화염이 있으며 어느 것이나 화 염면이 자력으로 전파하는 성질을 가지고 있다.


2-4. 예혼합 연소의 예
◆ 층류 예혼합연소
교란이 없는 분젠화염으로 화염두께는 대기압에서 탄산수소화염이 0.1~1mm이고, 분젠화염은 원추형의 형태로 층류예혼합화염은 유동에 따라 경사지게 형성되어 있습니다.
층류 예혼합화염은 분젠화염이 그 좋은 예이다. 이와 같이 가장 단순한 평면상태의 화염의 속도, 온도, 농도분포에 관하여 생각합니다. 아래 그림은 1차원 층류 예혼합화염(laminar premixed flame)을 모형적으로 그린 것입니다. 혼합기는 속도 Uu로 화염대에 들어가고, 반응 및 팽창한후 속도 Ub로 나옵니다. 화염대에 있어서 혼합기의 속도 Uu는 정상상태에 있어서, 연소에 의한 연료혼합기의 소비속도 즉, 화학반응속도와 같게 되며, 이 화학 반응속도가 연소속도로 정의 됩니다. 이 화염대는 예열대(preheat zone)및 반응대(reaction zone)로 되어 있으며, 화염대의 폭은 대기압하에서 일반적인 연소에 있어서 0.1-1 mm정도로 대단히 얇습니다.

참고 자료

연소공학 연소공학연구회 p73 ~ p98
연소공학및설계 강의자료 ch.2 ~ ch.3