연소의가연특성
2.1 인화점
2.1.1 정의 : 액체의 증기농도가 공기 중에서 착화원의 존재 시 발화가
일어날 수 있는 최저온도
2.1.2 Clausis Clapeyon : 액체의 증기압 : 액체온도
2.1.3 인화점 시험방법
- 개방식 측정법 : Open cop
- 밀폐식 측정법 : Closed cop
2.2 연소점 : 점화원을 제거하여도 연소가 중단되지 않고 연소를 지속시킬 수 있는 최저온도
인화점보다 5~ 10[℃]높다.
2.3 연소범위 : 연소상한계 와 연소하한계 사이
UFL : Upper Flammability Limit
LFL : Lower Flammability Limit
양론혼합계수선 Cst : Stoichiometric Coefficient
2.3.1 순수물질의 연소한계
2.3.1.1 Jone식 LFL₂₅ = 0.55Cst UFL₂₅ = 3.5Cst
Cst =
2.3.1.2 Zabetakis식 UFL = 6.5 √ LFL
2.3.1.3 Burgess-Wheele식
- 파라핀계 탄화수소의 폭발하한계(LFL)와 연소열(ΔHc)와의 곱은 일정
하고 1,050이라고 제시하고 있다
LFL × ΔHc ≒ 1,050
2.3.1.4 일반적인 실험식
LFLt = LFL₂₅ × [ 1 - ]
UFLt = UFL₂₅ × [ 1 + ]
2.3.2 혼합물질의 연소한계
르샤틀리에( Le Chatelier)식
LFL = UFL =
2.3.3 위험도 H =
- 위험도가 특히 큰 것 : 이황화탄소, 아세틸렌, 산화에틸렌, 수소,
아세트알데히드, 황화수소, 에틸렌 등
- 위험도가 아주 작은 것 : 브롬화메틸, 염화메틸, 암모니아 등
2.3.4 연소범위 측정에 영향을 미치는 인자
-점화원 : 충분한 에너지
메탄-공기의 경우 : 100[mj]
-측정용기의 직경 : 표준장치 5[㎝] : 파라핀계 탄화수소 측정
-화염의 전파방향 : 상방전파 화염측정
-산소농도 : 공기중의 범위보다 넓어진다
-온도의 영향 :
-압력의 영향 : 압력이 상승하면 분자간 평균거리가 축소되어 유효충돌이 증가하며 열전달이 용이하여 연소범위는 넓어진다
2.3.4.1 연소범위는 초기온도, 초기압력, 불활성가스, 산소농도, 연소열,
분자량, 용기의 크기, 점화원의 종류, 화염전파 방향, 혼합물의
물리적 상태등에 영향을 받는다
2.4 발화점 : 착화원이 존재하지 않는 조건에서 가열만으로 연소를 시작하는 최저온도 (Ignition Point)
2.4.1 측정방법
2.4.1.1 승온법 : 온도를 일정비율로서 상승시켜 발화점을 측정하는 방법
2.4.1.2 정온법 : 일정한 온도에서 접촉시간을 주고 발화여부를 측정하는
방법
2.4.2 발화점에 미치는 영향
- 산소농도가 클수록 AIT는 낮아진다
- 압력이 클수록 AIT는 낮아진다
- 부피가 클수록 AIT는 낮아진다
- 탄화수소의 분자량이 클수록 AIT는 낮아진다
2.5증발률 (Vaporization rate)
2.5.1 증기위험도지수 : Vapor Hazard Index
VHI = Pmax : 포화증기압 [mmHg]
AC : 허용증기농도 [ppm]
2.5.2 순간증발률(Flashing) : - 위험물의 위험도지수를 나타낸다
- 비등액체팽창증기폭발(BLEVE) 및 자유
증기운폭발등의 저장위험물의 폭발 가능성 을 표시한다
순간증발률 = HT₁: 방출전 액체의 엔탈피
HT₂: 액체의 비등점의 엔탈피
L : 증발잠열
2.6 자연발화성
2.6.1 자연발화성 물질의 분류
2.6.1.1 완만한 온도 상승 물질
- 자연분해로 발생되는 분해열이 축적되어 발화하는 물질
셀룰로이드, 질산 에스테르류
- 자연산화 시 산화열이 축적되어 발생되는 물질
건성유, 원면, 석회분, 금속분등
2.6.1.2 발화점이 상온부근에서 산화열에 의해 발화하는 물질
- 황린, 유기금속화합물, 액체인화수소, 규소수소류
2.6.1.3 공기 중의 습기를 흡수하여 물 과 접촉 시 발화 또는 발열되는 물질
2.6.1.3.1 가연성 가스를 발생하여 발화되는 물질 :
알카리금속, 알루미늄분진, 아연분진, 카바이드등
2.6.1.3.2 발열물질 : 생석회, 과산화소다, 발연황산, 가성소다등
2.6.1.4 타 물질과 접촉․ 혼합에 의한 발열, 발화하는 물질
2.6.2 자연발화에 의한 화재
2.6.3 자연발화의 발생조건
- 축적된 열량
- 공기와 접촉면적
- 고온 및 습도
- 퇴적방법
- 열전도율
- 발열량
2.6.4. 자연발화가 일어나는 물질의 종류
- 분해열에 의한 것 : 초산에스테르류, 유기과산화물류
- 산화열에 의한 것 : 불포화유, 종이, 원면, 석탄
- 흡착열에 의한 것 : 활성탄을 이용한 솔벤트 흡착시
- 중합열에 의한 것 : 초산비닐, 염화비닐
- 발효열에 의한 것 : 건초더미
- 위험물 혼재에 의한 자연발화
위험물의 구분
제1류
제2류
제3류
제4류
제5류
제6류
제1류
×
×
×
×
○
제2류
×
×
○
○
×
제3류
×
×
○
×
×
제4류
×
○
○
○
×
제5류
×
○
×
○
×
제6류
○
×
×
×
×
2.6.5 방지대책
-통풍이 잘 되는 장소에 적재
- 적재 시 열이 축적되지 않도록 적재
- 적재장소의 온도가 외부열에 의해서 올라가지 않도록 외장보온
- 습도가 높은 장소에 적재금지
- 위험물의 혼재 금지
2.7 증기-공기 밀도
증기․ 공기밀도 =
Pv : 주변온도에서 액체의 증기압
Pt : 전압
d : 증기비중 (밀도)
2.8 비점, 융점 및 점도
2.8.1 비점 : 액체표면의 증기압이 대기압과 같아지는 액체온도
비점이 낮은 액체의 경우 기화가 용이하므로 가연성 물질의 경우에는 폭발성 혼합증기의 형성이 용이해지므로 화재폭발의 위험성이 더 커진다.
2.8.2 융점 : 대기압하에서 고체가 용융하여 액체가 되는 온도
융점이 낮은 경우 액체로 변화하기가 용이하고 화재발생 시
에는 연소구역의 확산이 용이하기 때문에 위험성이 매우 높다
2.8.3 점도 : 유동성 유체는 유동시에 유체 자체내에서 저항
2.9 전기전도도 : 전기흐름의 용이성
ρ =
- 액체의 경우 유동분출 교반 시 정전기사 발생되며 축적이 용이하다
물질의 비저항이 10¹⁰~10¹⁵Ω․ ㎝인 경우 크고, 10¹³Ω․ ㎝시 최대이다.
2.10 화염일주한계 : Maximum Safe Clearance
- 방폭구조에서 내․ 외부의 점화원에 의해 에너지가 전달되지 않는 구조
- 폭발성 혼합가스(8ℓ)를 금속성의 2개의 공간에 넣고 사이에 미세한 틈을
갖는 벽으로 분리하고 한쪽에 점화하여 폭발되는 경우에 그 틈을
통하여 다른 곳의 가스가 인화 ․ 폭발하는 실험이다
2.11 최소점화에너지 : Minimum Ignition Energy
점화에 필요한 최소에너지.
2.11.1 E = C (V₁-V₂)² E : 최소착화에너지[ J ]
C : 콘덴서 용량[ F ]
V : 전압 [ V ]
2.11.2 영향인자
-온도가 상승하면 MIE는 작아진다.
-압력이 상승하면 MIE는 작아진다.
-산소농도가 높아지면 MIE는 작아진다.
-MIE는 유속과 함께 증대하는데 이를 난류의 강도가 커지기 때문이다.
2.12 최소산소농도 : Minimum Oxygen Concentration
MOC = 연소 시 필요한 산소의 mole(산소몰수)× 연소하한계(LFL)
불활성화 : 연료의 농도와 관계없이 산소농도감소
- 진공 퍼지 : Vacuum Purging
- 가압 퍼지 : Pressure Purging
- 사이펀 퍼지: Sipeon Purging
- 스위프 퍼지: Sweep through Purging
가스 MOC 10%, 분진 MOC 8% :
산소농도 제어점 MOC보다 4%정도 낮은 농도이다.
2.13산소지수 와 산소한계지수
2.13.1 산소지수 : Oxygen index
산소와 질소가 혼합된 상승기류 중에 점화된 재료가 연소 를 지속하는데 필요한 산소의 최저농도
산소지수[%] =
2.13.2 산소한계지수 : Limited Oxygen Index
2.13.2.1 정의 : 가연물을 수직으로 하여 가장 윗부분에 착화하여 연소를
계속 유지할 수 있는 최소산소농도
2.13.2.2 고분자재료의 연소성 및 난연성 평가지수
LOI가 30%이상 의 값을 가지는 경우 : 난연성물질
