[공학실험] 스릿버너 화염의 특성 및 온도 측정 실험

목차

목차
Ⅰ. 기본이론

Ⅱ. 실험 절차와 유의사항

Ⅲ. 구체적인 실험 방법

Ⅳ. 단열화염온도의 계산

Ⅴ. 실험결과

Ⅵ. 결 론

본문내용

}RIGHT) {} LEFT [h(T_p )-h^0 RIGHT ]_CO_2 {} {KJ } over {Kmol{}CO_2 }
+LEFT(4 { Kmol{}H_2 O} over {Kmol{}C_3 H_8 }RIGHT) {} LEFT [h(T_p )-h^0 RIGHT ]_{H_2 O} {} {KJ } over {Kmol{}H_2 O }
+LEFT(3.18 { Kmol{}O_2} over {Kmol{}C_3 H_8 }RIGHT) {} LEFT [h(T_p )-h^0 RIGHT ]_{O_2} {} {KJ } over {Kmol{}O_2 }
+LEFT(30.68 { Kmol{}N_2} over {Kmol{}C_3 H_8 }RIGHT) {} LEFT [h(T_p )-h^0 RIGHT ]_{N_2} {} {KJ } over {Kmol{}N_2 }
반응후 생성물을 모두 질소라 가정하면 에너지 보존 방정식은 다음과 같이 나타날 것이다.
2.029 TIMES 10^6{}KJ{} / {}Kmol {}{} = 40.86 LEFT [ h(T_p )-h^0 RIGHT ]
LEFT [ h(T_p )-h^0 RIGHT ] =40,907KJ/Kmol{}N_2
THEREFORE {}T_p {}SIMEQ {}1800K
에너지보존 방정식의 우변에
T_p
에 대한 이 근사치를 적용하면 위의 결 과는 다음과 같다.
LEFT(3 { Kmol{}CO_2} / {Kmol{}C_3 H_8 }RIGHT) {} LEFT (79,431 {} {KJ }/ {Kmol{}CO_2 } right)
+LEFT(4 { Kmol{}H_2 O} / {Kmol{}C_3 H_8 }RIGHT) {} LEFT (62,693 {} {KJ } / {Kmol{}H_2 O } right)
+LEFT(3.18 { Kmol{}O_2} / {Kmol{}C_3 H_8 }RIGHT) {} LEFT (51,678 {} {KJ } / {Kmol{}O_2 } right)
+LEFT(30.68 { Kmol{}N_2} / {Kmol{}C_3 H_8 }RIGHT) {} LEFT (48,978 {} {KJ } / {Kmol{}N_2 } right)
={}2.16times10^6 KJ/Kmol
이때 생성물의 엔탈피는 반응물의 엔탈피보다 크다. 즉, 가정된 단열화 염온도는 너무높다는 것을 의미한다.
T_p {}SIMEQ {}1740K
라 가정하면
LEFT(3 { Kmol{}CO_2} / {Kmol{}C_3 H_8 }RIGHT) {} LEFT (75,860 {} {KJ }/ {Kmol{}CO_2 } right)
+LEFT(4 { Kmol{}H_2 O} / {Kmol{}C_3 H_8 }RIGHT) {} LEFT (53,732 {} {KJ } / {Kmol{}H_2 O } right)
+LEFT(5.88 { Kmol{}O_2} / {Kmol{}C_3 H_8 }RIGHT) {} LEFT (49,446 {} {KJ } / {Kmol{}O_2 } right)
+LEFT(45.65 { Kmol{}N_2} / {Kmol{}C_3 H_8 }RIGHT) {} LEFT (46,849 {} {KJ } / {Kmol{}N_2 } right)
={}2.036times10^6 KJ/Kmol
엔탈피가 거의 비슷하므로
THEREFORE {}T_p {}SIMEQ {}1740K
Ⅴ. 실험결과
1 공연비, 높이, 수평이동거리를 변화시키면서 측정한 온도
A/F
LEFT ( { 1/min-air } over {1/min-fuel } RIGHT )
H
(mm)
W(mm)
6
18
50
82
94
1 28.0
게이지 세팅
air : 44.85 ℓ/min
feul : 2.0 ℓ/min
10
1195
1290
1282
1306
1355
40
1016
1120
1132
1147
1185
70
722
869
788
860
940
2 23.8
게이지 세팅
air : 38.1 ℓ/min
feul : 2.0 ℓ/min
10
1251
1289
1300
1330
1364
40
940
1160
1177
1200
1258
70
788
970
990
1030
1100
3 14.9
게이지 세팅
air : 23.8 ℓ/min
feul : 2.0 ℓ/min
10
950
970
993
990
1021
40
1152
1177
1207
1227
1245
70
880
1180
1218
1220
1250
※ 실험 측정값이 이론적으로 구한 단열화염온도보다 대부분 작다.
2 W=50mm, H=40에서 당량비를 변화시켜가면서 측정한 온도
당량비
(Φ)
0.8
0.9
1.0
1.25
1.6
공연비
(A/F)
29.77
26.456
23.8
19.05
14.88
온도
(℃)
1107
1165
1214
1270
1255
3 공연비가 28.0, 23.8, 14.9 일 경우에 대한 화염 모양
공연비 28.0
화염의 특징
불꽃의 높이는 7Cm미만으로
불꽃 하단의 1Cm정도를 제외한
윗 부분이 흐릿해서
잘 보이지 않는다.
화염의 온도는
약간 낮게 측정된다
공연비 23.8
화염의 특징
불꽃의 높이는 7Cm가량으로
불꽃 상단의 많은 부분이
흐릿하게 보이지 않는다.
화염의 온도는 공연비 28.0에
비해 높은 편이다.
공연비 14.9
화염의 특징
불꽃의 높이는 13Cm 정도로 위의 높은 공연비보다 불꽃의 모양이 상당히 높이 형성된다. 또한 상단부분에 보라색 계열과 붉은색 불꽃을 볼수 있고,
화염의 온도도 상당히 높다.
Ⅵ. 결 론
실험에 의한 화염온도와 이론식에 의한 단일화염온도 값이 오차가 생겼다.
그 이유는 실험할 때 주위에서 말을 할 때나 다른 조그만 움직임에도 화염이 흔들려 측정하는데 오차가 생겼고 또 게이지를 세팅했을 때 실험을 하면서 게이지 세팅에도 오차가 생겼기 때문에 그런 오차가 생긴 것 같다.
열전대를 옮길때도 열전대의 움직임에 의해서 화염에 영향이 생겼을 것이고 실험을 하면서 이론적인 단일화염온도와 근사한 값을 얻어내는 것은 현재 우리 학생들의 미숙함으로 인해 어려울 것 같다.
스릿버너와 원형버너에 대해 더 알아보고 싶지만 찾아볼 수 있는 곳이 한정되어 있고 자료를 찾는 것이 힘들어서 미숙하게 끝낸 것이 아쉬움으로 남는다.

키워드

공학실험,   스릿버너,   화염,   온도측정,   실험,   버너