[연소공학_연소] 개념 메커니즘 3요소

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[11회 필기_제1과목] 소방안전관리론 및 화재역학 [16회 필기_제1과목] 소방안전관리론 및 화재역학 017

 

연소 Combustion 의 정의 ① 연소란 가연성물질이 공기 중의 산소와 혼합하여 가연성 혼합기가 형성되고 점화원에 의해서 발화되어 열과 빛을 내면서 산화하는 현상을 말한다.  ① 연소란 가연성 물질이 산소(공기)와 결합하여 빛과 열을 수반하는 산화현상이다.  - 산화반응이란 가연물이 산소화 결합하는 반응이다.  - 발열반응이란 물질이 보유한 화학에너지가 열에너지로 변환할 때 발생한다.  - 연소 전후 생성열 차이로 나타나고, 발생한 열은 물질의 온도상승으로 방출된다.

 

연소 시 불꽃온도와 색상 (연소의 색과 온도)  예: 촛불 내부보다 외부온도가 제일 뜨겁다. 담 5 /암적휘  789 황백, 휘 11 13 ,15 (*적색, *백색)
색상	온도 [°C]
담암적색	520
암적색(진홍색)	700~750
적색	850
휘적색(주황색)	925~950
황적색	1100
백적색(백색)	1200~1300
휘백색	1500

색상	담암적색	암적색(진홍색)	적색	휘적색(주황색)	황적색	백적색(백색)	휘백색
온도 [°C]	520	700	850	950	1,100	1,300	1,500 이상

 

연소의 메커니즘 = 연소의 진행 과정  1) 에너지 관점 (기체) [16회 필기017] ① 에너지 흡수 : 원인계에서 활성화 에너지가 주어져서 발화되는 활성계로 에너지 준위가 높아지는 단계를 말한다. ② 에너지 방출: 활성계에서 에너지를 방출하면서 에너지가 높은 준위에서 낮은 준위의 생성계로 이동하는 단계를 말한다. ③ 연쇄반응: 방출되는 연소열의 열전달(전도, 대류, 복사)에 의해 미반응 부분의 활성화가 진행되어 가연물로의 열귀환이 일어나고, 연쇄반응이 발생하는 단계를 말한다.  정(+) 촉매, 부(-) 촉매  원인계, 활성계, 생성계  W: 방출에너지 (활성계에서 생성계로 이동 시의 방출에너지)   E: 발화에너지  Q: 연소열  - 연소열은 물질 1[mol] 또는 1[g] 이 완전 연소할 때 발생하는 열량으로서 원인계를 이루는 한 부분이다.

2) 가연물 관점 (고체, 액체)  ① 흡열: 외부에서 에너지를 흡수하는 단계를 말한다.  ② 분해(증발): 에너지를 흡수하여 고체가연물은 분해하고, 액체가연물은 증발되는 선행시기를 말한다.  ③ 혼합: 가연물이 분

[16회 필기] 017 연소과정에 따른 시간과 에너지의 관계를 나타내는 그림에서 연소열을 나타내는 구간은?  ① ㉠ ② ㉡ ③ ㉢ ④ ㉣

연소열 Q=W(방출에너지 ) - E(활성화에너지) ㉠ 활성화에너지 (발화에너지) ㉡ 연소열  ㉣ 방출에너지

연소의 3요소 (연소의 4요소) 1) 가연물  ① 정의: 가연물은 탈 수 있는 물질의 유기화합물이며 산소 공급원을 산화제, 가연물을 환원제라 한다.  - 산화되기 쉬운 물질 ② 가연물의 연소조건  ㉠  산소와 반응 ㉡  발열반응 ㉢ 열전도가 낮아야 함  ③ 가연물의 구비조건  ㉠ 지연성 또는 조연성 가스의 산소 등과 친화력이 있어야 한다. ㉡ 열전도도가 낮고, 활성화 에너지가 적어야 한다. ㉢ 연쇄반응이 일어날 수 있는 물질이어야 한다. ㉣ 표면적이 크고 산화되기 위한 물질로서 반응열이 커야 한다.  . 열전도율이 작을 것  . 발열량이 클 것. . 표면적이 넓을 것  . 산소와 친화력이 좋을 것  . 활성화 에너지(점화에너지) 가 작을 것  ④ 가연물이될 수 없는 물질 . 산소와 더이상 반응하지 않는 물질, 산소와 이미 결합한 물질: (CO2, H2O, Al2O3), 규조토, 1류 위험물 (산화성 고체), 제6류 위험물 (산화성 액체)  . 질소 또는 질소산화물 [NO2 등 흡열반응하는 물질]; 산소와 반응은 하나 흡열반응을 하기 때문 . 주기율표 0족 원소 (불활성 기체: 화학적으로 안정 반응을 하지 않음: 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤 (Ar), 제논(크세논 Xe), 라돈(Rn)  * 아르곤(Ar) 은 할로겐화합물 및 불활성 기체 소화약제 중 불활성기체 소화약제이다. [할로겐 및 불활성기체 107A]

 

가연물의 위험성 (= 구비조건)
작을 수록 위험	클수록 위험
열전도도	온도
활성화에너지	압력
인화점	열량
착화점	연소속도
비점 끓는점 비등점	연소범위
녹는점	화학적 활성도
비중	건조도
점성	연소열

 

 

 

2) 산소공급원  - 공기, 지연성가스, 산화제 및 자기연소성 물질 등을 말한다.  - 산소, 공기, 제1류 위험물, 제5류 위험물(자기반응성 물질), 제6류 위험물  ㄱ. 공기의 조성 [29g/mol] : 산소 21% 질소 78% 아르곤 1%

3) 점화원 [연소공학_연소] 열에너지원 ① 점화에너지 또는 활성화 에너지라고도 하며, 반응이 일어나는데 필요한 최소한의 에너지  ② 전기적 점화원, 기계적 점화원, 화학적 점화원 등이 있다.

 

[시예_필 ch01_001] 보통 화재에서 주황색의 불꽃온도는 약 몇[ °C] 정도인가? ① 525 ② 750 ③ 925 ④ 1,075	[답]  ③ 925
[시예_필 ch01_002] 불꽃의 색깔에 의한 온도의 측정에서 낮은 온도에서부터 높은 온도의 순서대로 옳게 나열한 것은?  ① 암적색, 백적색, 황적색, 휘백색  ② 암적색, 휘백색, 적색, 황적색 ③ 암적색, 황적색, 백적색, 휘백색 ④ 암적색, 휘적색, 황적색, 적색	[답]  ③ 담, 암적휘황백휘  암적색  700 황적색 1100 백적색 1300 휘백색 1500 이상

 

[11회 필기_제1과목] 안전관리론 및 화재역학 [025] 가연물질의 조건으로 옳지 않은 것은?  ① 산화하기 쉽고, 산소와 결합 시 발열량이 커야 한다. ② 연소반응을 일으키는 활성화에너지가 커야 한다. ③ 열의 축적이 용이해야 한다. ④ 연쇄반응을 일으키기 쉬워야 한다.

[답] ②  활성화에너지가 작아야 가연물이 되기 쉽다.