화염 속도와 연소 속도

연소한 가스와 미연소 가스의 경계면에는 복잡한 화학반응이 일어나 고온의 강한 빛을 발생하는데 이것을 화염이라고 합니다. 또한, 발화원에서 발생한 화염이 혼합가스를 이동하는 현상을 화염전파라고 합니다.

목 차

화염 속도

발화원에서 발생한 화염이 혼합가스를 이동하는 현상을 화염전파라고 하고, 이경우 화염이 전파해 가는 속도를 화염 속도라고 합니다.

화염면의 앞에 존재하고 있는 미연소 가스(혼합가스)는 이미 연소에 의해서 발생한 연소가스의 열팽창 때문에 전방으로 밀려나므로 화염은 이동하고 있는 미연소 가스(혼합가스) 속을 전파해서 가게 됩니다.

화염 속도 중에는 이 미연소 가스의 이동속도가 가산되어 있고 이 이동속도는 연소상태에 의하여 변동하므로 화염의 전파를 이론적으로 고려할 때에는 미연소 가스의 이동하는 속도를 뺴지 않으면 안 됩니다.

화염속도 = 연소속도 + 미연소 가스의 전방이동속도

발화원에서 발생한 화염이 혼합가스를 이동하는 현상을 화염전파라고 하고, 이경우 미연소 가스에 대한 화염 진행속도라 정의할 수 있습니다.

연소 시 화염이 미연소 혼합가스에 대하여 수직으로 이동하는 속도를 말하며 단위 시간에 단위면적당 혼합가스량(㎥/㎡·s)으로 표현됩니다. 이는 가스의 성분, 공기와의 혼합비율, 혼합가스의 온도 및 압력에 따라 달라집니다.

주위 물질에 대한 점화 가능성, 실내에서의 플래시 오버 가능성, 화재를 진화하는데 필요한 물의 공급율 등과 밀접한 관계가 있습니다.

온도 : 온도가 높아지면 반응이 활발해져 기체의 분자운동이 증가하여 연소 속도는 증가하게 됩니다.

압력 : 압력이 높아지면 분자 간의 간격이 좁아져서 유효 충돌이 증가되어 연소 한계가 커져 연소 속도는 증가합니다.

혼합물의 조성 : 연소 속도는 화학양론적 혼합조성에서 최고가 됩니다. 혼합물이 연소한계에 가까워 질수록 연소속도는 낮아집니다.

난류 : 난류에 의해 주름 잡힌 화염은 더 많은 표면적과 에너지를 갖게 되어 연소 속도를 증가시킵니다.

억제제(불활성 가스)의 첨가 : 혼합기 속에 언제 제가 존재하면 산소농도가 작아져서 연소 속도가 상당히 감소합니다.

연소속도 = 화염속도 - 미연소 가스의 전방 이동속도

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