연소속도

연소속도의 정의

연소속도는 화염면이 미연소 혼합기에 대해 수직 방향으로 이동하는 속도다.

단위는 m/s이며, 정식으로는 층류연소속도로 정의한다.

미연소 혼합기가 정지해 있을 때, 스트레치를 받지 않는 평면 화염의 이동 속도다.

불꽃이 가스 속을 얼마나 빨리 파고들며 타는지를 나타내는 값이다.

화염면의 구조와 열 흐름

화염면은 예열대와 반응대로 나뉜다.

반응대에서 나온 열이 열전도로 예열대에 전달된다.

미연소 혼합기가 착화온도에 닿으면 화염이 앞으로 이동한다.

열이 빨리 전달되고 반응이 빠를수록 연소속도가 커진다.

화염전파속도 계산

가스가 정지해 있으면 화염전파속도는 연소속도와 같다.

연소속도 0.4 m/s, 미연소 가스 속도 0이라고 하고 값을 구해 보자.

화염전파속도는 미연소 가스 속도와 연소속도를 더해 구한다.

결과는 0.4 m/s다. 정지한 관측자가 봐도 같은 값이다.

헷갈리는 점

가장 흔한 실수는 연소속도와 화염전파속도를 같은 값으로 쓰는 것이다.

연소속도는 미연소 가스를 기준으로 한 값이고, 화염전파속도는 바깥에서 관측한 값이다.

가스가 흐를 때 화염이 역류하는지는 두 값의 차이로 판단한다.

실제 화재는 대부분 난류이므로 난류 연소속도 값을 쓰는 것이 현실에 가깝다.

연소속도에 영향을 주는 인자

연소속도는 온도와 압력이 높아질수록 증가한다.

혼합기 조성은 화학양론비 부근에서 최대가 되고, 연소한계 근처에서 작아진다.

불활성 희석제를 넣어 산소농도를 낮추면 연소속도가 줄어든다.

난류는 화염 표면적을 키워 연소속도를 증가시킨다.

정리

정답은 감소한다. 불활성가스는 산소농도를 낮춰 연소속도를 줄인다.

연소속도는 미연소 혼합기를 기준으로 한 화염면의 이동 속도다.

화염전파속도는 미연소 가스 속도와 연소속도를 더해 구한다.

시험에서는 정의와 영향인자의 방향을 함께 써야 한다.