[화재성상 및 열전달] 연소속도

연소공학	발화	물적조건
		에너지조건
		자연발화와 인화
		화학반응속도
연소공학	연소	개념, 메커니즘, 요소		[연소공학_연소] 개념 메커니즘 3요소
		연소의 형태	고체, 액체, 기체	[연소공학_연소]연소의 형태(고체,액체,기체)
			불꽃연소와 작렬연소	[연소공학_연소]불꽃연소와 작열연소
		열에너지원	열	[연소공학_연소] 열에너지원
			전기
			기계
			원자력
	화재성상 및 열전달	화재성상	화재플룸, 천장제트흐름
			발화
			연소속도	[화재성상 및 열전달] 연소속도
			화염확산속도
		열전달	전도, 대류, 복사

연소속도(Buring rate, Buring Velocity)  1) 정의 ① 화재 시 단위시간당 소비되는 고체 및 액체의 질량을 말한다. ② 이동하고 있는 미연소 가연성 혼합기에 대한 화염면의 상대적인 속도를 말한다.  - 연소시 화염이 미연소 혼합가스에 대하여 수직으로 이동하는 속도를 의미한다.

연소속도		관련공식
기체	화학반응속	기체	V[mol/L.s]=k.[A]^m. [B]^n
액체	액면강하속도, 질량감소속도	액체	V[mm/min] = 0.076 Hc/Hv
고체	질량감소속도	고체	m''[g/ ㎡.s] = q''/L

질량 연소속도 (고체, 액체) [21회 필기_제1과목] m''[g/ ㎡.s] = q''/L = 순수열유속[kw/ ㎡]/ 기화열[kJ/g]

액체의 연소속도: 액체의 액면강하속도  (1) 액체류 화재에서 질량소모로 인한 액면 강하 속도  V[mm/min] = A. Hc/Hv= 0.076 Hc/Hv 여기서 V: 액면강하속도 [mm/min] , A: 면적[m2] Hc: 연료의 연소열[Cal] Hv: 기화잠열 [cal/g]

액체의 연소속도: 액체의 액면강하속도  (1) 액체류 화재에서 질량소모로 인한 액면 강하 속도  V[mm/min] = A. Hc/Hv= 0.076 Hc/Hv 여기서 V: 액면강하속도 [mm/min] , A: 면적[m2] Hc: 연료의 연소열[Cal] Hv: 기화잠열 [cal/g]  (2) 용기 치수가 1[m] 를 초과할 때 적용  ① 석유화재의 액면 강하속도의 예측에 적용 ② 직경이 수십 미터인 대규모 화재에 적용

 

(3) 액면의 크기와 액면강하속도와의 관계
구분	열전달 방식	액면강화속도와 직경과의 관계
액면이 작을 경우	열의 전도	직경에 비례
액면이 클 경우	열복사	직경과 무관

기체의 연소속도: 화학반응속도  20년 017번 ① 화학반응에서 단위 시간당 반응물질의 농도가 감소하는 비율 V[mol/L.s] = k[A]^m [B^] n [A][B] 몰농도[mol/L]  m, n : 반응차수 (실험을 통해 얻어지는 값)  ② 아레니우스식: 화학반응에서 반응속도 상수와 온도의 관계를 나타내는 실험식 ③ 화학반응속도는 빈도계수, 온도 및 기체상수에 비례하고, 활성화에너지에 반비례한다.

연소속도 영향인자 (연소속도에 영향을 미치는 요인)  ① 가연물의 온도 ② 가연물의 종류 ③ 가연물의 입자  ④ 산소의 농도 ⑤ 압력 ⑥발열량 ⑦ 활성화에너지

① 가연성 물질의 종류 : 가연물질의 양 및 표면적이 클수록, 휘발성분이 높은 물질일수록, 연소열이 높은 물질일수록 연소속도는 빨라진다. ② 산화제의 종류 : 산소, 지연성 가스, 공기가 많을 수록 연소속도는 빨라진다. ③④ : 비열이 높을 수록 열용량(영을 가둘 수 있는 용량) ⑤ 미연소 가스의 밀도 (ρ)  : 밀도가 높을수록 열용량이 커지기 때문에 연소속도는 늦어진다.  ⑥⑦⑧ 압력(P) : 압력이 높을수록 연소속도는 증가한다. ⑩

화재의 크기 결정(열방출률 =HRR= 열방출속도) [21회 필기_제1과목] (1) HRR (Heat Release Rate) -> (연료지배형 화재)  열방출률, 열방출속도, 가연물 연소 시 에너지가 방출되는 속도, 연소 시 단위시간당 방출되는 열에너지 [W][J/s] Q= m'' x A x Δ H     Q(HRR): KW  A(면적) : ㎡ m''(질량연소속도) : g/㎡.s Δ H (연소열) : kJ/g 활용: 화재 크기를 나타내는 지표, 화재성장곡선, 플래시오버 발생 여부 등에 활용

 

[21회]  025. 질량연소유속(Mass Buring Flux)이 20[g/ ㎡.s] 인 연료에 화재가 발생하면서 생성된 일산화탄소의 수율이 0.004[g/g] 인 경우 일산화탄소의 수율이 0.004[g/g] 인 경우 일산화탄소의 생성속도는?(단, 연소면적은 2[m^2]이다.)  ① 0.04[g/s] ② 0.08[g/s] ③ 0.16[g/s] ④ 0.22[g/s]	답 ③ 0.16[g/s] 일산화탄소 생성속도  속도= 질량연소유속[ g/㎡.s] x 수율[g/g] x 연소 면적[㎡] = 20x 0.004 x 2=0.16[g/s]
[21회] 019. 유효연소열 500[kJ/g], 질량연소유속(Mass Burning Flux) 이 100[ g/㎡.s] 인 액체연료가 누설되어 직경 2[m] 의 풀 전면에 화재가 발생한 경우 열방출속도(HRR) 는 ? (단, π=3.14로 한다.)  ① 10,000[kw] ② 11,500[kw] ③ 13,020[kw] ④ 15,700[kw]	답 ④ 15,700[kw] 열방출속도 Q[KW] = m'' x A x Δ H     여기서, A(면적) : [㎡] m''(질량연소속도) : [g/㎡.s] Δ H (연소열) : [kJ/g] Q=100[ g/㎡.s] X π [ ㎡] X 500[kJ/g] =15700[kJ/s]=15700[kw]