화염전파실험

목차

1. 실험제목

2. 실험목적

3. 이론적 배경 및 실험의의

4. 실험결과의 정리

5. 그래프 및 고찰

본문내용

Flash-back)
-버너림 부근에서 국소적인 유속과 국소적인 연소속도의 균형이 일치하지 않기 때문에 일어난다.
②액체연소
㉠분무연소(액적연소, spray combustion)
-액체입자를 분무기를 통해 미세한 안개상으로 만들어 연소하는 현상.
㉡등심연소(심화연소, wick combustion)
㉢액면연소(pool burning)
-증기압이 낮고 열분해가 일어나기 쉬운 액체에서 발생된 기체가 공기와 확산연소하는 현상
㉣증발연소(evaporating combustion)
-액체표면에서 발생한 가연성 증기가 기체와 같이 연소하는 현상
③고체연소
㉠연기연소(smoldering combustion)
㉡분해연소(decomposing combustion)
-종이, 목재, 석탄, 플라스틱 등의 가연물이 고온에서 열분해가 진행되어 가연성 가스와 산소가 결합하여 표면에서 연소하는 현상
㉢증발연소(evaporating combustion)
-열분해 되지 않고 액상으로 용융된 후 액체와 같이 증발하여 연소
㉣표면연소(sutface combustion)
-목탄(숯), 코크스, 금속분 등이 열분해 되지 않고 고체표면이나 내부공간으로 확산하여 물질 자체가 연소
5) 공연비 계산
프로판 의 완전연소 반응식은 다음과 같다.
공연비를 당량비로 나타내면 다음과 같이 된다.
Φ〈 1.0 : lean mix
Φ = 1.0 : stoic mix
Φ 〉1.0 : rich mix
4. 실험결과의 정리
(1) 결과 테이블 작성
① 실험 조건
당량비0
Gas Flow
(10-3m3s-1)
Air Flow
(10-3m3s-1)
Flowmeter Scale Reading
(Cms)
rich(1.1)
0.02
0.438
26.18
rich(1.05)
0.02
0.453
24.99
stoic(1)
0.02
0.476
23.8
lean(0.95)
0.02
0.501
22.61
lean(0.90)
0.02
0.529
21.42
② 당량비에 따른 연소시간
당량비0
1회(sec)
2회(sec)
3회(sec)
평균시간(sec)
rich(1.1)
6.83
6.50
6.41
6.58
rich(1.05)
6.14
5.87
6.03
6.10
stoic.(1)
5.76
5.53
5.59
5.63
lean(0.95)
6.03
5.93
5.94
5.97
lean(0.9)
6.84
6.41
6.60
6.62
③ 당량비에 따른 화염속도※ 화염튜브의 길이 : 5m(수평상태)
당량비0
1회(m/s)
2회(m/s)
3회(m/s)
평균속도(m/sec)
rich(1.1)
0.732
0.769
0.78
0.760
rich(1.05)
0.814
0.852
0.829
0.820
stoic.(1)
0.868
0.904
0.894
0.888
lean(0.95)
0.829
0.843
0.842
0.838
lean(0.9)
0.731
0.78
0.758
0.755
5. 그래프 및 고찰
(1) 그래프
(2) 이론적 그래프
우선 당량비에 따른 연소시간 그래프를 살펴보면 당량비가 1일 때 연소시간이 가장 짧았 고 rich 와 lean 때 점점 연소 시간이 증가함을 알 수 있다. 이는 이론 공연비일 때 혼합 기의 화염이 가장 쉽고 빠르게 일어난다는 것을 유추할 수 있다. 그리고 회를 거듭할 수 록 화염 점화 스위치를 누르는 조원과 연소 시간을 측정하는 조원의 호흡이 잘 맞아서 연 소시간이 미소하게나마 감소하는 것을 알 수 있다. 다음으로 위에 도시된 당량비에 따른 화염전파 속도 그래프을 보면 단순히 그래프 모양만 본다면 연소시간 그래프와는 달리 이 론 공연비일 때 화염전파속도가 가장 빠른 것을 알 수 있고 rich 와 lean 때 점점 화염전 파속도가 감소함을 알 수 있다. 즉 연소 시간과 화염 전파 속도는 위 두 그래프만으로 보았을 때 반비례임을 확일 할 수 있다. 여기에서 중요한 사실은 연소속도와 연료공급 속 도와의 관계인데 연소속도와 연료공급 속도가 일치하면 화염은 안정되고 연소속도가 연료 공급 속도 보다 작으면 Blow - out현상이 일어나고 또, 연소속도가 연료공급 속도 보다 크면 역화현상이 일어나는 현상을 알았다.
(3) 실험 오차 요인
① 연료와 공기의 혼합물질인 혼합기의 균일한 상태를 만들어 주기위해 연료 스위치 패드 와 공기 조절 밸브를 일정 시간 동안 열고 동시에 닫아 주었는데 이 때 동시에 밸브를 닫 을 때 공기가 많이 들어가거나 연료가 많이 들어가 혼합기의 밀도가 일정하지 않았을 것 이다. 그리고 실험도중에 점화 스위치를 눌렀는데도 불구하고 불꽃이 생성되지 않는 경우 가 있었는데 바로 연료나 공기가 과다했을 경우에 불꽃이 만들어 지지 않았다.
② 실험을 실시한 날은 유난히 추웠는데(11월 6일) 실내 공기와 화염튜브에 열전달로 인 하여 실험 결과에 미치는 영향은 미미하였을지는 모르지만 실험의 회 수를 거듭할 수 록 화염튜브의 초기 온도는 계속 올라가 정상상태에 이을 때까지 손으로 느낄 수 있을 만큼 실험 시작 전과 실험 마무리 후에 온도는 상당히 차이가 났다.
③ 화염이 전파되면서 어떤 때는 거의 일정한 속도로 화염의 떨림이 없이 진해하였지만 어떤 때는 화염튜브의 2/3 지점에서 화염이 부르르 소리와 함께 떨리면서 화염 길이와 속도가 변화하였다. 이는 연소가 진행됨에 따라 마치 가속되는 현상과 같이 불꽃이 서서 히 일어나서 나중에는 확 붙은 것 같은 현상이 튜브 내에서 와류를 만들어 전파를 방해 하였을 것이다. 그리고 화염튜브의 길이가 5m인 것은 화염전파 속도가 일정하지 않기 때 문에 평균속도를 구하고자함이므로 즉 속도가 일정하지 않다는 것을 증명해준다.
④ 당연한 이야기 이지만 실험을 단 3회만 실시하고 일반화하기에는 무리가 있다는 것이 사실이다. 따라서 실험 횟수를 증가시킨다면 좀 더 정확한 데이터 값을 얻을 수 있을 것 이다.
⑤ 이 실험에 사용된 연료의 물질은 프로판으로 가정을 하였지만 실제로 사용된 연료는 프로판이 상당한 고가이어서 LPG가스로 실험을 실시하였다. 따라서 purity가 떨어지는 LPG에는 다른 기체도 포함이 되어 있어 연소 속도에 상당한 오차가 발생 하였을 것이다.
igniter switch
switch pad

키워드

데이터,   그래프,   화염의 종류,   오차요인,   당량비,   층류연소,   난류연소