다음 [그림]은 프로판-산소, 수소- 공기, 에틸렌- 공기, 일산화탄소… | [가스기사 필기] 18년 1회차 기출문제 상세 페이지
1[가스기사 필기] 18년 1회차
다음 [그림]은 프로판-산소, 수소- 공기, 에틸렌- 공기, 일산화탄소- 공기의 층류연소 속도를 나타낸 것이다. 이 중 프로판-산소 혼합기의 층류 연소속도를 나타낸 것은?
1
①
2
②
3
③
4
④
해설
그래프의 가로축은 당량비 φ(0~8), 세로축은 층류 연소속도(m/s)이다. 네 곡선의 최댓값을 보면 하나는 φ≈0.8 부근에서 약 3.7 m/s로 가장 높고 폭이 좁으며, 다른 하나는 φ≈2 부근에서 약 2.9 m/s까지 올라간 뒤 φ=8 근처까지 완만히 이어진다. 나머지 둘은 최댓값이 1 m/s에도 못 미친다.
프로판-산소는 공기 대신 순산소를 산화제로 쓰므로 불활성 질소에 의한 열 희석이 없다. 그 결과 화염온도와 반응속도가 크게 올라가 층류 연소속도가 공기 혼합기보다 몇 배나 커지므로, φ≈0.8 부근에서 약 3.7 m/s의 가장 높고 뾰족한 봉우리를 그리는 곡선이 프로판-산소에 해당한다.
φ≈2 부근에서 약 2.9 m/s로 정점을 찍고 당량비가 매우 큰 쪽까지 넓게 퍼지는 곡선은 수소-공기이다. 수소는 확산이 빨라 연료 과농측으로 최댓값이 치우치고 가연범위도 대단히 넓다.
최댓값이 0.7 m/s 안팎에 머무는 두 곡선은 에틸렌-공기와 일산화탄소-공기로, 공기 중 연소인 탄화수소·CO 화염의 층류 연소속도가 대체로 0.4~0.8 m/s 수준이라는 점과 일치한다.
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