프로판 연소특성

정의

프로판 연소특성은 공기 중 프로판의 연소 가능 농도 범위와 화학양론 조성을 나타낸 값이다.

연소범위는 가연성 기체가 점화원으로 연소가 전파되는 농도 구간이다.

농도가 이 구간 밖이면 점화원이 있어도 화염이 공간 전체로 퍼지지 않는다.

연소범위의 구조

연소범위는 아래쪽 끝이 연소하한계, 위쪽 끝이 연소상한계인 구간이다.

농도가 너무 옅으면 연료가 부족하고, 너무 진하면 산소가 부족해 불이 붙지 않는다.

연소범위는 온도와 압력에 따라 변한다. 온도가 높아지면 범위가 넓어진다.

따라서 상온 값을 고온 설비에 그대로 적용하면 위험을 과소평가할 수 있다.

화학양론 농도 계산

이론혼합비 Cst를 계산해 본다. 먼저 프로판의 완전연소식을 세운다.

프로판 1몰이 연소하려면 산소 5몰이 필요하다. 공기 중 산소는 21%다.

산소 1몰에 대응하는 공기는 약 4.76몰이다. 그래서 공기 기준 계수는 24.8이 된다.

Cst는 100을 24.8로 나눈 값이며 약 4.03vol%다. 연소범위 안에 들어가므로 계산이 맞다.

최소산소농도와 불활성화

앞의 문제 정답은 5몰이다. 이 산소 계수에 연소하한계를 곱하면 MOC를 추산한다.

MOC는 연료 농도와 무관하게 화염 전파가 불가능해지는 산소의 부피 농도 한계다.

불활성 가스를 넣으면 혼합기 온도가 낮아져 MOC가 낮아진다.

이산화탄소는 몰 열용량이 커서 같은 양에서 질소보다 효과가 크다.

헷갈리는 값 구분

헷갈리는 세 값은 기준이 다르다. 표로 나눠 보면 구분이 쉽다.

연소범위는 연료 농도의 폭이고, 화학양론농도는 그 폭 안의 한 점이다.

MOC는 산소 쪽 한계라 연료와 무관하다. 연소상한계를 연소가 가장 잘 되는 농도로 설명하면 감점된다.

정리와 직접 풀기

마지막으로 핵심을 정리한다. 세 값의 공식과 의미를 함께 기억한다.

연소범위 밖의 혼합기는 점화원이 있어도 화염이 전파되지 않는다.

직접 풀어 보자. 연소상한계 이상에서 점화가 안 되는 이유를 고른다.