● 열에너지원(Heat Energy Sources)
| 기계적 열 | 마찰열 |
두 물질(특히 고체)을 마주대고 마찰시키면 열이 발생 |
| 마찰스파크 |
금속물체와 다른 고체물체가 충돌하여 스파크 | |
| 압축열 |
기체를 급히 압축하면 열을 발생 | |
| 전기적 열 | 저항가열 |
도체물질의 전기저항 때문에 전기에너지의 일부가 열 |
| 유도가열 |
도체 주위에 자장이 존재하면 전위차를 발생, 전류의 흐름 | |
| 유전가열 |
절연물질에 누설전류가 흘러 저항에 의해 열 | |
| 아크가열 |
회로가 스위치에 의하여 전류가 끊길 때 발생 | |
| 정전기가열 |
정전기 혹은 마찰전기 스파크방전 | |
| 낙뢰열 |
번개는 구름이나 지상을 통과할 때 나무같은 저항 큰 불질에서 대량의 열 | |
| 화학적 열 | 연소열 | 물질이 완전히 산화되는 과정에서 발생하는 열 |
| 자연발열 | 외부로부터 열의 공급을 받지 아니하고 온도 상승 | |
| 분해열 | 화합물이 분해할 때 발생하는 열 | |
| 용해열 | 어떤 물질이 액체에 용해될 때는 열 방출 | |
| 원자력 열 | 핵으로부터 나오는 에너지 | |
● 연소범위 영향요소
① 온도상승 시 연소범위가 넓어진다.
② 압력상승 시 연소범위가 넓어진다(단, CO는 좁아진다).
③ 산소농도 증가 시 연소범위가 넓어진다.
④ 불활성기체가 첨가되면 연소범위가 좁아진다.
⑤ 연소범위가 넓을수록 폭발의 위험이 크다.
● 르샤틀리에 법칙, 혼합가스의 폭발범위(연소범위)
<연소하한계>
L: 혼합가스의 폭발 하한계
V1, V2, V3 : 혼합가스 각 성분의 부피
L1, L2, L3 : 혼합가스 각 성분의 연소하한계
<연소상한계>
U$: 혼합가스의 폭발 상한계
V1, V2, V3 : 혼합가스 각 성분의 부피
U1, U2, U3 : 혼합가스 각 성분의 연소상한계
※ 주의사항: 불연성 가스가 포함된 경우, 가연성 가스의 분율만 더해서 계산해야 함.
연소하한계, 연소상한계 좌변에 있는 '100' 은 V1 + V2 + V_3+.... $을 뜻한다.
만약 불연성가스가 30% 포함되어 있는 경우, 100이 아니라 70으로 계산
● 존스(Jone's)식 - 하나의 가연성 가스 연소범위 구하는 공식
● 가연성 가스 연소범위
| 가연성 기체 | 암기법 | 하한계(%) | 상한계(%) |
| 수소(H2) | 수 사 시러 | 4 | 75 |
| 일산화탄소(CO) | 일산아 이리와 찍사 | 12.5 | 74 |
| 아세틸렌(C2H2) | 아세 이오팔하 | 2.5 | 81 |
| 에틸렌(C2H4) | 2.7 | 36 | |
| 벤젠(C6H6) | 벤젠 업무 일사철리 | 1.4 | 7.1 |
| 메탄(CH4) | 메 오 씹오 | 5 | 15 |
| 에탄(C2H6) | 에타게 쌈질 시비오 | 3 | 12.5 |
| 프로판(C3H8) | 프로는 이를 구워요 | 2.1 | 9.5 |
| 부탄(C4H10) | 부탁해 시팔 팔사 | 1.8 | 8.4 |
| 헵탄(C7H16) | 1.05 | 6.7 | |
| 황화수소(H2S) | 황화강 사삼사고 | 4.3 | 45 |
| 이황화탄소(CS2) | 이황 일사땡 | 1 | 44 |
| 아세톤(CH3COCH3) |
아 세톤을 아오 이리팡 터져 | 2.5 | 12.8 |
| 암모니아(NH3) | 암 씹오 이빨로 | 15 | 28 |
● 가연성 가스 폭발한계
공기중의 폭발한계 순서(상한계 - 하한계의 차이가 큰 것이 위험도가 높다)
ex) 명칭(하한계~상한계) 단위 : vol%
아세틸렌(2.5~81)
수소(4~75)
일산화탄소(12.5~74)
에테르(1.9~48)
이황화탄소(1.2~44)
암모니아(15~28)
메탄(5~15)
에탄(3~12.4)
프로판(2.1~9.5)
부탄(1.8~8.4)
휘발유(1.4~7.6)
● 가연성 가스 위험도
H = (U - L) / L
H :위험도, U : 상한계, L : 하한계
| 가연성 기체 | 하한계 | 상한계 | 위험도 |
| 수소 | 4 | 75 | H = (75 - 4) / 4 = 17.75 |
| 메탄 | 5 | 15 | H = (15 - 5) / 5 = 2 |
| 프로판 | 2.1 | 9.5 | H = (9.5 - 2.1) / 2.1 = 3.52 |
| 아세틸렌 | 2.5 | 81 | H = (81 - 2.5) / 2.5 = 31.4 |
● 인화점
① 외부에너지(점화원)에 의해 발화하기 시작하는 최저온도
② 물적 조건과 에너지 조건이 만나는 최저온도
③ 포화증기압과 연소하한계(LFL)가 만나는 최저온도
④ 가연성혼합기를 형성하는 최저온도
● 인화점, 발화점, 연소점
① 인화점 : 외부에너지(점화원)에 의해 발화하기 시작하는 최저온도
② 연소점 : 외부에너지를 제거해도 자력으로 연소를 지속할 수 있는 최저온도
③ 발화점 : 스스로 점화할 수 있는 최저온도
● 인화점 암기
● 발화점 암기
● 물질의 위험성을 나타내는 성질
① 온도가 높을수록 위험
② 압력이 클수록 위험
③ 연소범위가 넓을수록 위험
④ 연소속도, 연소열, 증기압이 클수록 위험
⑤ 인화점, 발화점, 융점, 비점이 낮을수록 위험
⑥ 증발열, 비열, 표면장력, 비중이 작을수록 위험
⑦ 착화에너지가 작을수록 위험
● 연소형태 분류
① 연소의 상황에 따른 분류 (정상, 비정상 연소)
| 정상연소 |
|
| 비정상연소 | 역화, 선화, 블로우오프 |
② 불꽃의 존재유무에 따른 분류 (불꽃연소와 작열연소)
| 불꽃연소 (발염연소, 표면화재) | 작열연소(무염연소, 표면연소, 심부화재) |
| 불티없이 불꽃만 내는 것으로 기체 또는 증기상 가연물의 연소방식 | 가연물이 공기와 접촉해 열분해와 증발을 하지 않고 불꽃없이 연소하는 현상 |
| 고체의 열분해, 액체의 증발에 따른 기체의 확산 등 연소양상이 매우 복잡 | ∙ 고비점 액체생성물과 타르가 응축되어 공 기중에서 무상의 연기 형성 ∙ 휘발분이 없음 |
③ 가연물의 상태변화에 따른 분류
| 고체 | 액체 | 기체 |
| 증발연소, 분해연소, 작열연소, 자기연소 | 증발연소, 분해연소. 등심연소, 분무연소 | 확산연소, 예혼합연소, 폭발연소 |
● 연소형태 물질
고체 [증/유.나.파.유,분/석.종.목.플.고/자.세.T.니]
액체 [분해/중.아, 분무/벙]
● 불꽃연소, 작열연소
| 구분 | 불꽃연소 (발염연소, 표면화재) | 작열연소(무염연소, 표면연소, 심부화재) |
| 정의 | 불티없이 불꽃만 내는 것으로 기체 또는 증기상 가연물의 연소방식 | 가연물이 공기와 접촉해 열분해와 증발을 하지 않고 불꽃없이 연소하는 현상 |
| 특성 | 고체의 열분해, 액체의 증발에 따른 기체의 확산 등 연소양상이 매우 복잡 | ∙ 고비점 액체생성물과 타르가 응축되어 공 기중에서 무상의 연기 형성 ∙ 휘발분이 없음 |
| 불꽃여부 | 연료의 표면에서 불꽃을 발생하며 연소 | 연료의 표면에서 불꽃을 발생하지 않고 작열하면서 연소 |
| 화재구분 | 표면화재 | 심부화재 |
| 연소속도 | 매우 빠르다 | 느리다 |
| 방출열량 | 많다 | 적다 |
| 연쇄반응 | O | X |
| 화재 | B,C급 | A급 |
| 연소가스 | CO2 ↑, CO↓ | CO2 ↓, CO↑ |
| 연소물질 | ∙ 열가소성 합성수지류 ∙ 가솔린, 석유류의 인화성액체 ∙ 메탄, 프로판, 수소, 아세틸렌 등의 가연성가스 |
∙ 열경화성 합성수지류 ∙ 코크스, 목탄(숯) 및 금속분(Al, Mg, Na) |
| 소화대책 | 연소 3요소 이론의 냉각 ․ 질식 ․ 제거 외에 연쇄반응의 억제에 의한 소화대책 (부촉매소화) | 연쇄반응이 없으므로 연소 3요소 이론의 냉각 ․ 질식 ․ 제거의 소화대책 |
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