스릿버너화염의 특성 및 온도측정 실험

목차

1. 실험목적

2. 실험이론

3. 실험 장비

4. 실험 절차 및 실험시 유의사항

5. 실험결과와 그래프

6. 최종 결과 분석

8. 참고 문헌

본문내용

rix를 따라 공기량을 조절하여 실험
⑥ 실험 data를 얻은 후에는 가스관의 valve를 닫은 후에 불꽃이 완전히 꺼질 때까지 기다린다.
⑦ 가스관의 잔여가스를 모두 소모한 다음 air 유량계의 valve도 완전히 닫는다.
⑧ Thermocouple의 전원 switch를 내린다.
⑨ 실험실 정리 후 실험 종료
※ 실험 시 유의사항
실험간 안전사고에 유의하여 실험실 내에서는 다음 사항을 준수한다,
① 절대정숙
② 음식물 섭취금지
③ 절대 뛰거나 장난치지 않는다
④ 현 실험 장비 외 다른 장비에 손대지 않는다.
⑤ 흡연금지
⑥ 가스가 세는지 주의를 기울인다.
⑦ 긴급 상황 발생 시에는 즉각 조교에게 보고 후 조치 받는다.
(1) ☞ 실험 절차
실험은 세 가지 변수를 변화시켜가면서 진행된다. 그 세 가지는 공연비(A/F),높이(H),그리고 수평이동거리(W)이다. 공연비는 당량비가 0.846,
1, 1.41 인 경우의 세 가지이다. 화염 각 부분의 온도변화를 비교하고 또 각각의 경우 온도분포를 알아본다. 그리고 이것을 공연비와 높이변화에 따라 어떻게
변화하는지 관찰해본다.
1. 화염 온도 측정을 시작하기 전에 Burner는 이송자치를 수평으로 이동할 때 열전대 Probe 끝이 Burner의 한가운데를 지나는 축 상에 있도록 한다.
2. 온도를 측정할 각 부분의 위치로 이동하기 위해서는 기준을 정해야 한다. Probe가 있는 쪽에서 왼쪽으로 Burner가 시작되는 곳을 W방향 기준 위치로 하고, 높이는 Burner 가운데에서 Probe가 Burner 면에 닿는 순간의 높이를 기준으로 한다.
3. 공연비를 23.8로 설정하기위해 공기유량을 76.2 liter/min으로 연료유량을 4 liter/min으로 게이지세팅을 한다. 다만, 연료유량을 수정하기 위해서 게이지 상으로 3.20 liter/min만큼 조정한다. 각 지점에서의 화염온도를 측정 하고, 화염모양의 특징을 간략히 스케치하고 기록한다.
4. 공연비가 28.125 그리고 16.875 일 때에도 마찬가지로 실행한다.
5. Black & Hartley의 열역학 교재를 참조하여 공연비가 23.8인 경우의 단열 화염 온도를 계산하여 실험 결과와 비교한다.
6. W=50mm, H=40mm에서 당량비를 변화시켜가면서 화염온도를 측정한다.
※※ 5번의 단열 화염 온도 계산 결과와 스릿 & 원형 제트 버너의 비교는 이 보고서의 맨 마지막 부분 (결말과 소감 이후)에 서술 되어 있습니다.
5. 실험결과와 그래프
A/F (공연비)
H
(mm)
W (mm)
6
18
50
82
94
ⓛ 28.125
게이지 세팅
air : 90 l/min
fuel : 4 l/min
10
1101
962
777
1093
1148
30
1010
691
478
857
992
50
819
614
373
631
934
② 23.8
게이지 세팅
air : 76.2 l/min
fuel : 4 l/min
10
1072
892
732
1052
1152
30
1000
732
484
809
1072
50
837
558
315
636
897
③ 16.875
게이지 세팅
air : 54 l/min
fuel : 4 l/min
10
842
833
821
948
998
30
942
705
500
902
1078
50
832
406
297
634
666
→ 실험측정 DATA에 따르면 수평 이동 거리 50mm지점에서의 온도가 가장 낮은 것을 알 수 있다.
→ 각 당량비당 기준점으로부터의 수평이동거리(W)에 따른 온도 분포 그래프를 다음과 같다. (ⓛ당량비= 23.8/28.125= 0.846)
(②당량비= 1, ③당량비=23.8/16.875= 1.41)
당량비 = 0.846일 때
당량비 = 1.0일 때
당량비 = 1.41일 때
당량비 변화에 따른 온도의 변화 (일정한 위치에서)
당량비(Φ)
0.8
0.9
1.0
1.25
1.6
공연비(A/F)
29.75
26.44
23.8
19.04
14.875
산소량
95.2
84.608
76.16
60.928
47.6
온도(℃)
334
359
391
440
412
6. 최종 결과 분석
▶ 실험 결과 그래프에 따르면 수평 이동거리가 50mm일 때 가장 온도가
낮은 것을 알 수 있다. 또한 높이 H가 높을수록 온도가 낮다.
즉, 화염의 중앙점 에서 온도가 가장 낮고 중앙에서 멀어질수록
온도가 높아짐을 알 수 있었다.
▶ 계산을 통해 구한 이론적 단열 화염온도와 상당히 큰 차이를 보이고
있으며 이는 이어지는 오차분석을 통해 거론하도록 하겠다.
▶ 같은 위치에서 당량비만을 변화시켰을 때 당량비 1.25에서 가장 높은
온도를 측정할 수 있었고 0.8에서 가장 낮은 온도를 나타냈다.
▶ 당량비와 공연비, 그리고 측정위치를 변화시켜가면서 화염 모습이 어떻 게 변화하는지, 온도는 어떻게 달라지는지를 실제로 실험을 통해 측정,
관찰해보았던 유익한 실험이었으며 연소 시 필요로 하는 온도와 출력을
위해 공연비와 당량비를 적절하게 조절해야 함을 확실히 느낄수 있었던
기회였다. 또한 마지막 파트에서 거론할 slit & 원형 버너에 대한 조사
의 내용 중 인상 깊었던 저 Nox 기술에 대해 배우게 해준 얻은 게 많은 실험이었다고 생각한다.
공연비 28.125
화염의 특성
약한 붉은 불꽃이
전체적으로 보인다.
다른 화염보다
다소 어두운편이다.
불꽃의 길이가 짧다.
공연비 23.8125
화염의 특성
불꽃이 상당히
안정되어 있다는
것을 느낄 수 있다.
전체적으로 푸른빛
을 띄고 있으며
붉은빛은 거의
찾아보기 힘들다.
전체적으로 매우
고른 화염 형상을
보이고 있다.
공연비 16.875
화염의 특성
불꽃이 상당히
불안정된 모습을
보이고 있다.
전체적으로 푸른빛
보다는 붉은 기운이
감돌며 특히 양 쪽
끝부분에는 매우
흔들리는 붉은 화염이
춤을 추는 듯한
모습이다.
8. 참고 문헌
Micheal A. Boles [Thermodynamics]
한국항공대학교 출판부 [공학실험]
포항산업과학연구원 에너지 연구팀 [저 Nox 축열식 복사관 버너시스템 개발
및 적용연구]
한국연소학회지 양시원, 황상순 저 [Perforated Cordierite 재질 버너의 화염
형태 및 안정성 특성]

키워드

스릿버너,   슬릿버너,   화염,   화염특성,   공학실험