연소공학 예혼합 연소, 부분예혼합연소 실험

소개글

연소공학 예혼합 연소, 부분예혼합연소 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 관련이론

3. 결과 값 및 데이터 분석

4. 결론 및 고찰

본문내용

1. 실험제목
확산화염의 구역별 온도측정
예혼합연소 시 발생하는 4가스(, , , ) 측정
2. 실험목적
확산화염의 구역별 온도를 측정하여 보고 그 결과로 화염의 모양을 그려본다.
프로판을 주 연료로 하고 공기의 유입량에 따른 배출되는 4가스(, , ,)에 대해서 알아보고 각 반경과 높이에 따른 온도를 측정하여 알아본다.
3. 관련이론
(1) 연소
물질이 공기 중 산소를 매개로 많은 열과 빛을 동반하면서 타는 현상으로 일반적으로는 불꽃을 내며 타는 현상을 말한다. 생체 내에서의 느린 산화반응은 효소가 작용하는 호흡으로 연소반응과 구별된다. 가정에서 흔히 사용하는 도시가스, 프로페인가스 등의 연소나 초, 나무, 종이를 태우는 것들이 연소반응의 예라고 할 수 있으며, 물질이 가진 화학에너지를 열에너지로 쉽게 전환할 수 있는 현상이다.
1) 연소의 3요소
어떤 물질이 연소하기 위해서는 3가지 요소가 필요하다. 첫 번째 요소는 연료(타는 물질)이다. 불에 탈 수 있는 재료로서 고체연료(연탄, 나무, 종이, 숯, 초 등), 액체연료(석유, 휘발유, 알코올, 벙커C유 등), 기체연료(천연가스, 뷰테인가스, 프로페인가스 등)가 있으며 일반적으로 고체보다는 액체가, 액체보다는 기체가 더 잘 연소된다.
두 번째 요소는 발화점 이상의 온도이다. 발화점이란 불꽃이 직접 닿지 않고 열에 의해 스스로 불이 붙는 온도로서 연소를 위해서는 발화점 이상으로 온도를 높일 열이 필요하다.
마지막으로 일정량 이상의 산소가 있어야만 연소가 일어난다. 이 세 가지의 조건 중 어느 하나라도 충족되지 못하면 애초에 연소반응이 일어나지 않으며, 설사 연소반응이 일어나고 있다고 하더라도 타고 있는 물질의 불은 꺼지게 되며 이러한 현상을 소화라고 한다.
2) 연소생성물
물질이 연소하면 처음과는 다른 물질이 생성되고 이를 연소생성물이라고 한다. 연소생성물을 근거로 연료가 가진 성분원소를 추측하기도 한다. 화석연료인 석유, 석탄, 천연가스 등의 물질은 탄소와 산소 원자를 포함하고 있으므로 연소 시 이산화탄소와 수증기를 생성한다. 또한 연탄이나, 숯 등은 탄소가 주성분으로 연소하면 이산화탄소를 생성하고 물질 내 황이나 인이 포함되어 있으면 연소 시 이산화황, 오산화인 이 생성된다. 이와 같이 생성물이 기체인 경우 연료는 연소 후 질량이 감소하나 철가루의 연소처럼 산소와 결합하여 산화철을 생성하는 반응일 경우 철가루의 질량은 증가한다. 그러나 반응 전후의 총 질량은 항상 일정하다.
숯의 연소 C(s) + O2(g) → CO2(g)
천연가스의 연소 CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
철가루의 연소 4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s)
반응물질의 혼합 상태에 따른 분류
(1) 예혼합연소 (Premixed Combustion)
연료와 연소용 공기를 미리 혼합한 후에 연소실에 공급하는 방법으로 화염면이라고 하는 고온의 반응면이 형성되어 스스로 전파해 나감
화염면의 전파는 혼합비가 너무 높거나 낮아도 일어나지 않는다.
예) 가솔린엔진 내에서 발생하는 화염
1) 층류 예혼합연소
교란이 없는 분젠화염으로 화염두께는 대기압에서 탄산수소화염이 0.1~1mm이고, 분젠화염은 원추형의 형태로 층류예혼합화염은 유동에 따라 경사지게 형성되어 있다.
- 화염대에서 예열대와 반응대로 나뉘고, 법선온도와 반응물질농도가 만나는 중심점에서 착화온도 Ti 가 형성된다. 그리고 반응물질농도는 ∞에서 0으로 진행되고 생성물질농도는 0에서 ∞로 진행되며 중화생성물질농도는 반응대 중간에서 조금 생성되다가 소멸하고 있다.
법선속도와 법선분속도는 반응대 방향으로 평행하게 나가고 있으며 반응대로 갈수록 법선

키워드

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