[소방학개론] 2. 연소론 - 완전연소, 불완전연소, 화염(불꽃)
1. 완전연소와 불완전연소
- 산소공급이 충분한 경우 완전연소가 일어난다
- 탄소화합물이 완전연소를 하면 CO2가 발생된다
- 탄소화합물이 불완전연소를 하면 CO가 발생된다
Q1. 20℃, 1기압의 프로판 1m3를 완전연소시키는데 필요한 20℃, 1기압의 산소부피는 얼마인가? (19공채)
풀이 : C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O답: 5m3 필요
Q2. 마그네슘 24g 이 완전연소를 위해 필요한 이론 산소량은 얼마인가? (단, Mg의 분자량: 24, O의 원자량: 16) (18공채)
풀이 : Mg + 1/2O2 -> MgO이론산소량: 0.5mol x 32g/mol = 16g 답: 16g 필요
Q3. 표준상태에서 공기 중 산소의 농도가 21%일때 메탄의 완전연소하는데 필요한 공기량은 메탄이 차지하는 체적의 몇배인가? (17공채)
풀이: CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O 메탄이 완전연소하기 위해서는 산소가 2mol 필요하다 산소농도에 비해 공기량이 얼마나 필요한지 계산하면 알 수 있다 산소농도: 산소몰수 = 공기농도 : 공기몰수 = 21 : 2mol = 100 : xmolx = 200/21 = 9.523 답: 약 9.5배
2. 화염
1) 화재플럼
- 부력에 의해 발생되는 화염기둥
- 고온의 연소생성물이 위로 상승하고 있는 것
2) 천장제트흐름 ☆
- 고온의 연소생성물들이 부력에 의해 천장면 아래에 얕은 층을 형성하는 비교적 빠른 속도의 가스흐름
- 화재 초기에 존재
- 화원의 크기, 화원의 위치 또는 화언에서 천장높이의 영향을 받는다
- 천장제트흐름의 두께는 천장에서 화염 높이의 5~12% 내외이다
- 화재감지기 및 스프링클러 헤드는 유효범위 내에 설치한다
3) 연소시 불꽃 색깔과 불꽃 온도 ☆☆☆☆
4) 연소속도
- 영향을 미치는 요인 ☆
- 산소 농도에 따라 가연물과의 접촉하는 속도
- 화염온도 및 미연소 가연성 기체의 밀도, 비열, 열전도율
- 산소의 영향, 촉매, 연소 후 생성된 불연성 물질
- 산화반응을 일으키는 속도 및 가연물과 산화성 물질의 혼합비율
- 온도와 압력이 높을수록 연소속도는 빨라진다
- 불연성 물질(불활성가스)의 농도가 증가하면 연소속도는 저하된다 ☆
5) 화염확산속도
- 화재의 경계면이 이동하는 속도
- 연소시 화염이 미연소 혼합가스에 대해 수평으로 이동하는 속도 ☆
- 미연소가스의 이동속도 + 연소속도 ☆