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내연기관의 연소

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by

minchan kim

on 11 November 2014

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Transcript of 내연기관의 연소

목차
1. 연소의 화학반응식




1.연소의 화학반응식
2.연소에 필요한 공기량
공기중 산소와 질소의 혼합비율

질량비율 : 산소 23.2%, 질소 76.8%
용적비율 : 산소 20.9%, 질소 79.1%
Thank you

유황의 연소
화학반응식
S + O₂ = SO₂ + 70860 kcal/kmol(297 MJ/kmol)
고발열량, 저발열량
내연기관의 연소
Presenter. 20130113 김윤종
20130112 김유진
20130116 김찬영
20130000 김우성
20130107 김민찬

2. 연소에 필요한 공기량
4. 연소온도와 열해리
3. 연료의 발열량
용어설명
연소란?

적당한 고 온도에 있어서의 연료의 급속한 산화작용

폭발이란?

연소가 매우 짧은 시간에 완료하여 발생한 가스가 급속히 팽창, 분출하는 현상

질량의 관계
32kg + 32kg = 64kg

용적비
1 : 1 : 1
수소의 연소
화학반응식
H₂+O₂/2=H₂O(기체)+57750kcal/kmol(242 MJ/kmol)
= H₂O(액체)+68500 kcal/kmol(287 MJ/kmol)

2kmol + 1kmol -> 2kmol

질량의 관계
2kg + 16kg = 18kg
용적비
2 : 1 : 2
Avogadro의 법칙에 의하여 같은 온도, 같은 압력일 때, 모든 가스 1 kmol의 차지하는 용적은 같다.

탄소의 연소
화학식
C + O₂/2 = CO + 29620 kcal/kmol(124 MJ/kmol)

질량의 관계
12kg + 16kg = 28kg
용적비
2 : 1 : 2
1kmol + 0.5kmol -> 1kmol

완전연소의 연소

화학반응식
C + O₂ = CO₂ + 97200 kcal/kmol(407 MJ/kmol)

1kmol + 1kmol -> 1kmol

질량의관계
12kg + 32kg = 44kg

용적비
1 : 1 : 1
일산화탄소의 연소

화학반응식
CO + O₂/2 = CO₂ + 67580 kcal/kmol(283 MJ/kmol)

1kmol + 0.5kmol -> 1kmol

질량의관계
28kg + 16kg = 44kg

용적비
2 : 1 : 2
이론상 공기량
L=O/0.232[kg/kg]
L'=O'/0.21[Nm^3/kg]




액체연료 1kg을 완전연소시키기 위한 산소량 O

0 = [8/3c + 8h + s – o ] kg/kg
= (22.4/32)[8/3c + 8h + s – o ] N㎥/kg
= (22.4/12)[c + 3{h – (o – s)/8}] N㎥/kg


σ(연료특성치) = 1+(3/c){h – (o – s)/8}라 하면

이론 산소량 = 1.868cσ [N㎥/kg]







이론 공기량 계산 및 실제공기량

이론 공기량 계산 및 실제공기량







L = (1/0.232)[(8/3)c + 8h + s – o] kg/kg

L' = (22.4/0.21)[c/12 + h/4 + - (o – s)/32] N㎥/kg


-> 실제로 완전연소를 시키기 위해서는 이론공기량보다 더많은 공기가 필요.

공기과잉율 μ = L"/L (L"=실제로 공급한 공기량)










단위량의 연료가 완전연소를 할 때 발생하는 열량


고체 : kcal/kg 기체 : kcal/Nm^3


3. 발열량 이란?

연료 1kg 중에 포함되는 탄수, 수소,산소,유황 및 수분의 양을 각각 c ,h ,o, s, w kg 라 하면

고 발열량 H(h)
=8100c+29000(h-o/8)+2500s-600w(kcal/kg)

저 발열량 H(l)
= 고발열량 -600w(kcal/kg)

고 발열량 계산식

연료 1kg 에 대한 공기량 = x 일 때

연료와 공기의 혼합가스 1kg 의 저 발열량
= H(h)/(1+x) kcal/kg


기타 발열량 계산식

3

각종 단일 연료의 발열량

가연성가스 또는 연료유증기가 공기와 혼합하면서 연소하는 경우 혼합속도와 화학반응속도가 서로 간에 평형을 유지하면서 확산에 의해 연소가 행하여지는 것

온도가 균일한 혼합기의 경우 어떤 온도에 달하면 급격히 화학반응이 진행되어 열을 발생하여 자기점화에 의해 연소가 완료되는 것

확산연소

자기점화

화염전파

연소온도와 열해리-(1)연소의 진행

혼합기의 일부가 가열되어 발화온도에 도달한다

산화반응이 급격히 일어나고 화염 핵이 발생한다

화염핵에 의해 화염 면이 형성되며 연소가 진행된다

4. 연소온도와 열해리
: : 연료와 공기의 혼합물 온도
: 연료의 저 발열량
: 연료가스의 평균 정적비열
: 공기중량(kg)
: 공기 과잉률
: 연료질량(kg)
: 잔류가스의 비율 =
: 잔류 가스량(kg)

정적 연소인 경우, 연소온도는





정압 연소인 경우, 연소온도는




연소온도와 열해리-(2)연소온도




해리가 일어나면 연소의 최고온도는 앞서보인 이상적인 경우의 온도보다 낮다






이런 반응은 흡열반응이며, 흡수된 열을 해리열이라 한다

열해리가 발생하는 이유는?

가스는 고온으로 될수록 기체분자의 회전운동과 원자 간의 진동이 격렬하게
되고 원심력, 관성력, 충격력 등에 의해 기체분자는 구성 원자까지 분해한다





연소온도와 열해리-(3)열해리

열해리(thermal dissociation)란?

통상의 연소와는 역 방향으로 진행하는 반응

연소온도와 열해리-(3)열해리




해리가 일어나면 연소의 최고온도는 앞서보인 이상적인 경우의 온도보다 낮다






이런 반응은 흡열반응이며, 흡수된 열을 해리열이라 한다

열해리가 발생하는 이유는?

가스는 고온으로 될수록 기체분자의 회전운동과 원자 간의 진동이 격렬하게
되고 원심력, 관성력, 충격력 등에 의해 기체분자는 구성 원자까지 분해한다





고발열량
저발열량
수증기 증발열
증발열
응결되고잇는 수증기
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