[연소공학] 폭발범위 - 르샤틀리에의 법칙

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폭발범위 - 가연성 가스

1. 르샤틀리에의 법칙

(1) 정의

평형상태에 있는 물질계의 온도, 압력을 변화시키면 그 변화를 감소시키는 방향으로 반응이 진행되어 새로운 평형에 도달하게 되는데, 이에 따른 열역학적 평형이동에 관한 법칙을 르샤틀리에의 법칙

 

 

 

(2) 르샤틀리에의 법칙에 의한 폭발범위 계산식

르샤틀리에의 법칙에 의한 폭발범위 계산식

 

(2)-1 혼합가스의 폭발범위 계산 예시 문제 풀이

ex) 조성범위 메탄 50%, 에탄 30%, 프로판 20%인 혼합가스의 폭발범위 계산

sol) 혼합가스의 폭발범위 계산하는 문제에서는 르샤틀리에의 법칙을 적용하여 혼합 구성 가스에 대한 폭발범위를 이용하여 하한값, 상한값을 각각 구해 문제를 푼다.

폭발범위 : 메탄 5~15%, 에탄 3~12.5%, 프로판 2.1~9.5%

- 폭발 하한값(하한연소범위) : 구성 가스의 폭발범위 중 가장 하한값을 사용한다.

100/L = 50/5 + 30/3 + 20/2.1

∴ L = 3.39%

 

- 폭발 상한값(상한연소범위) : 구성 가스의 폭발범위 중 가장 상한값을 사용한다.

100/L = 50/15 + 30/12.5 + 20/9.5

∴ L = 12.76%

 

=> 따라서 혼합가스의 폭발범위는 3.39% ~ 12.76%

 

(3) 가연성 가스의 폭발범위 특징

- 가스의 온도가 높아지면 폭발범위 증가

- 가스압이 높아졌을 때 폭발하한값은 변화가 없으나, 폭발상한값은 높아짐

- 폭발하한값이 낮을수록 위험도는 증가

- 폭발 상한값, 하한값의 차이가 클수록 위험도는 증가

- 폭발한계 농도 이하에서는 폭발성 가스의 생성량은 작아짐

 

(4) 폭굉 유도거리가 짧아지는 조건

- 관속에 방해물이 있을 때

- 관 내경이 작을수록

- 점화원 에너지 강할수록

- 압력이 높을수록

- 정상의 연소속도가 큰 혼합가스일수록