[공학실험]스릿버너 화염특성 실험 예비, 결과 레포트

목차

1. 실험목적

2. 실험이론
1) 열전대의 정의
2) 열전대의 기본현상 3가지
3) 보호관식 열전대의 구성

3. 실험 장치

4. 실험 절차 및 유의사항

5. Experimental

6. 실험결과

6-1. 스릿제트와 원형제트의 특징을 비교하고, 스릿버너 화염과 원형버너 화염을 비교하라. 또 본 실험에서 스릿버너를 사용하는 이유를 설명하라.
6-2. 위의 실험 조건에서의 단열화염온도를 구하라. 그리고 그 값을 실험에서 측정한 것과 비교하라.
6-3. W=50mm, H=40mm에서 당량비를 변화시켜가면서 온도를 측정한다.
6-4. 공연비가 29.4, 23.8, 12.5 의 각각의 경우에 대하여 화염을 스케치하고 화염의 모양과 특성을 비교하라.

7. 실험결과 고찰

본문내용

89384.8
이 값 또한 2274675.2보다 크다. 이 반응의 단열화염 온도는 2500K보다 낮을 것이다.
구해진 두 값을 사용하여 선형 보간법을 적용하면 아래와 같다.
{(2607894.4-2389384.8)} over {(2700-2500)} ``=` {(2274675.2-2389384.8)} over {(T-2500)}
THEREFORE T``=` {(2274675.2-2389384.8)} over {(2607894.4-2389384.8)} (2700-2500)+2500=2395.007K
T=2395.007L=2122.007 CENTIGRADE
Case 3 : A/F = 12.5
Air=5 TIMES {12.5} over {23.8} =2.626
C _{3} H _{8} +2.626(O _{2} +3.76N _{2} )` <-> aCO _{2} +bH _{2} O+cN _{2} +dC _{3} H _{8}
a=1.572# b=2.096# c=9.851# d=0.476
C _{3} H _{8} +3.13(O _{2} +3.76N _{2} )` <-> 1.572CO _{2} +2.096H _{2} O+9.851N _{2} +0.476C _{3} H _{8}
1.572 TIMES (-393520+ bar{h _{CO _{2}}} -9364)+`2.096 TIMES (-241820+ bar{h _{H _{2} O}} -9904)# +9.8512 TIMES (0+ bar{h _{N _{2}}} -8669)+0.476 TIMES (0+ bar{h _{C _{3} H _{8}}} -27929)=1 TIMES (-103850)
1.572 bar{h _{CO _{2}}} +2.096 bar{h _{H _{2} O}} +9.8512 bar{h _{N _{2}}} +0.476 bar{h _{O _{2}}} =1155791.41[kJ/kmol]
{1155791.41} over {1.572+2.096+9.8512+0.476} =81998.9[kJ/kmol]
생성물이 모두 질소라고 가정하면,
( bar{h _{T}} ) _{N _{2}} =`81998.9# ``````````````````````` RARROW ```T APPROX `2500K
T _{1} =2500K
1.572 TIMES 131290+2.096 TIMES 208868+9.851 TIMES 82981+0.476 TIMES 241356=1391027.091
이 값은 1155791.41보다 크다. 따라서 이 반응의 단열화염온도는 2500K 보다 낮다.
T=2000K
1.572 TIMES 100804+2.096 TIMES 82593+9.851 TIMES 64810+0.476 TIMES 177563=1054412.28
구해진 두 값을 사용하여 선형 보간법을 적용한다.
{(1391027.1-1054412.3)} over {(2500-2000)} ``=` {(1155791.41-1054412.3)} over {(T-2000)}
THEREFORE T``=` {(1155791.41-1054412.3)} over {(1391027.1-1054412.3)} (2500-2000)+2000=2150.6K
T=2150.6K`=1877.6 CENTIGRADE
당량비가 1인 경우(이론반응)에서 가장 높은 단열화염온도를 보였다. 하지만 실제 실험 결과는 이론과는 약간 다른 경향을 보였다(공연비가 29.4의 경우에 가장 높은 최고온도를 보였고, 공연비가 12.5일때의 최고온도 또한 공연비를 23.8에 맞추었을 때의 최고온도보다 높았다.)
6-3. W=50mm, H=40mm에서 당량비를 변화시켜가면서 온도를 측정한다.
당량비 ( )
0.8
0.9
1.0
1.25
1.6
공연비 (A/F)
29.75
26.44
23.8
19.04
14.87
Air (l/min)
47.6
42.3
38.08
31.04
23.79
온도 ( )
950
1050
1080
1150
1160
당량비가 증가함에 따라 화염의 온도는 상승하나, 그 상승률이 점차 둔해지고 있다.
6-4. 공연비가 29.4, 23.8, 12.5 의 각각의 경우에 대하여 화염을 스케치하고 화염의 모양과 특성을 비교하라.
화염사진
화염의 특징
공연비 29.4
불꽃의 양쪽 끝이 위쪽으로 올라간 모양을 하고 있다. 개개의 불꽃이 매우 선명하게 보이며, 밝은 파란색이다.
공연비 23.8
위에서 선명하던 불꽃이 공연비를 낮춤에 따라 점차 흐려졌다. 색깔은 파란색에 약간의 초록색이 섞여있으며, 양쪽으로 올라갔던 불꽃이 정상으로 돌아왔다.
공연비 12.5
푸른 불꽃 위쪽으로 붉은 불꽃이 보인다. 불꽃이 계속 움직여서 전체적인 형상을 알기 어려웠다. 붉은색 불꽃은 공연비가 낮아져서 연료가 완전연소 되지 못함에 따라 발생한 것으로 보인다.
7. 실험결과 고찰
6-4절의 공연비에 따른 화염에서 확실히 그 형상이 변함을 알 수 있었다. 공연비를 29.4에 맞추었을 때 마치 가스렌지의 불꽃을 보는 듯 그 형상이 확실하고 선명하게 나타났으나, 공연비를 12.5에 맞추었을 때에는 붉은 화염이 푸른 화염을 덮고 있는 형상이었다. 공연비를 이론공연비인 23.8에 맞추었을 때 간간히 붉은 화염이 스쳐지나가듯 발생하였는데, 이것은 거의 모든 공기가 연소에 사용되면서, 약간의 연료가 간간히 불완전 연소하는 데에서 발생한 것으로 생각된다.
이론상으로는 당량비가 1인 경우(이론적인 공연비)에 가장 높은 단열화염온도가 측정되었어야 하나, 실제 실험에서는 오히려 당량비를 1에 맞추었을 때 가장 낮은 최고온도를 보였다.
주변의 공기와 접촉하여 연소하는 부분을 무시할 수 없으므로, 주변의 공기를 감안한다면 당량비를 1로 맞추었을 때 실제 연소에 관여하는 공기량은 이론보다 많았을 것으로 생각한다. 이것은 연료가 이론보다 Lean 상태에서 연소되었음을 의미하며, 실질적인 이론 공연비는 조금 더 낮은 공연비에서 발생하였을 것으로 여겨진다.
이론적으로 구한 단열화염온도는 그 상황에서 발생할 수 있는 최고온도로, 실제로는 단열화염 온도보다 낮은 온도가 발생하게 된다. 실험의 변수가 많았던 만큼, 이러한 결과의 오차는 주변에서 기인한 오차로 생각한다.

키워드

스릿버너,   화염특성,   스릿제트,   원형제트,   열전대,   공연비,   지벡효과,   펠티어