연소는 화염 형태로 열과 빛을 생성하는 화학 공정이며 산소가있는 경우 자주 발생합니다. 반응물이 결합되는 속도는 부분적으로 화학 반응의 특성과 부분적으로 주변 매체로 빠져 나갈 수있는 것보다 더 많은 에너지가 생성되기 때문입니다. 이로 인해 반응물의 온도가 증가하여 반응 속도가 훨씬 높아집니다.
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특수 연소 반응
화염은 원자 충돌 과정이 중요한 역할을하는 최초의 매체입니다. 화석 연료 사용을위한보다 비용 효율적인 기술을 찾기 위해서는 기본 연소 과정을 이해하는 것이 여전히 필요합니다. "불꽃"이라는 용어는 가장 넓은 의미에서 가벼운 반응 과정을 의미하는 반면, "연소"는 비교적 빠른 기체 상 반응을 나타냅니다.
.수소 연소는 각각 산소 및 수소 분자와 질소 및 산소 원자의 충돌과 관련된 복잡한 사슬 반응을 유발함으로써 하이드 록실 라디칼을 생성합니다. 하이드 록실과 수소 분자의 조합은 궁극적 인 반응 결과를 형성하며, 이는 가스입니다.
일산화탄소 연소는 대부분 수소 또는 수소 화합물 조합으로 제한된다. 이 시나리오의 화학적 과정은 하이드 록실과 일산화탄소 사이의 빠른 접촉 단계를 포함한다는 점에서 수소 연소의 과정과는 다릅니다.
순수한 탄소 일산화탄소 및 산소 (또는 공기) 혼합물은 고 에너지 스파크 또는 고압 및 온도에서만 점화 될 수 있습니다. 일산화탄소 산화는 거의 모든 천연 연료의 연소에서 발생하는 과정이라는 사실 때문에 연소의 화학적 메커니즘은 알려져 있지 않다. 수소 또는 수소 화합물의 존재하에 거의 모든 천연 연료가 연소됩니다. 목재, 석탄, 석유 및 기타 천연 연료의 파괴는 일산화탄소, 수소 및 탄소 수소 화합물을 생성합니다.
.연료 재료 및 산소뿐만 아니라 연소 사이클을 시작하기위한 외부 에너지 원을 사용하고 연소 공정을 계속해야합니다. 산소 가스에 노출 될 때 특정 재료가 자발적으로 연소되지만 대부분의 화합물에는 불꽃이 발생하기 위해 스파크 또는 기타 에너지 원이 필요합니다.
연소 유형
- 완전한 연소 :반응물은 산소에서 화상을 입히고 완전 연소 중에 최소한의 생성물을 생성합니다. 산소가있는 경우 탄화수소가 연소되면, 공정은 주로 이산화탄소와 물을 생성합니다. 다른 원소가 타는 결과는 본질적으로 일반적인 화학적 산화물입니다. 탄소는 이산화탄소를 제공하고 황은 이산화황을 부여하고 철분은 산화철을 제공합니다.
- 불완전한 연소 :산소가 충분하지 않으면이 연소가 발생하여 연료가 완전히 반응하여 이산화탄소와 물을 생성 할 수 있습니다. 이 연소는 물을 생성하고 이산화탄소 대신 탄소 및 일산화탄소를 생성한다는 점에서 완전 연소와 유사합니다. 열분해 인 제품은 이러한 형태의 연소에서 실패하지 않아 독성 가스로 연기를 오염시킵니다.
- smoldering :이것은 연료의 표면이 산소에 의해 직접 폭행 될 때 발생하는 열에 의해 발생하는 저온, 느린, 화염없는 연소입니다. 대부분의 경우 불완전한 연소 과정입니다. 석탄, 셀룰로오스, 면화, 담배, 목재, 폼 및 기타 연소를 겪는 기타 고체 재료가 예입니다.
- 빠른 연소 :때로는 화재로 알려진 빠른 연소는 많은 열과 빛을 생성하고 종종 불꽃을 일으키는 일종의 반응입니다. 내연 기관과 열 원형 무기는이 반응을 사용하는 기계의 예입니다. 이 유형의 연소는 폭발성 연소라고도합니다.
- 자발적 연소 :자가 치유로 시작하여 열 런 어웨이를 통해 점화로 발전하는 일종의 연소입니다. 예를 들어, 인은 열이 필요없는 주변 온도에서의 자기 디자인입니다.
- 난류 연소 :난류가 연료와 산화제의 혼합에 도움이되기 때문에, 난류 불꽃을 초래하는 연소는 일반적으로 산업 목적으로 사용됩니다.
연소 관리
연료 연소 열의 가장 실현 가능한 비율은 효율적인 공정 가열을 위해 가공되는 재료로 회수해야합니다. 가열 과정이 에너지를 잃는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 가장 일반적인 손실은 에너지이며, 이는 오프 가스 (즉, 연도 가스)로 빠져 나옵니다. 오프 가스의 온도와 양은 에너지 함량을 반영합니다. 따라서 에너지 손실을 최소화하는 것이 중요합니다.
이상적인 시나리오에서, 연소 공기 흐름은 천연 가스 흐름과 일치하여 각 탄화수소 분자가 완전 연소에 필요한 정확한 양의 산소를 받도록합니다. 연소는 실제 세계에서는 흠없는 방식으로 발생하지 않습니다.
연소 관리의 첫 번째 규칙은 모든 연료가 연소되도록 이론적으로 필요한 것보다 더 많은 산소를 제공하는 것입니다. 메탄 (CH4) 연소에는 메탄 분자 당 2 개 이상의 산소 분자가 필요하다. 반면에 추가 산소는 실온에서 들어가 가스 온도에서 나옵니다. 더 중요한 것은 공기 중의 각 산소 분자가 3¾의 질소 분자를 동반한다.
결론
요약하자면, 연소가 발생하기 위해서는 세 가지가 있어야한다 :연소 할 연료, 산소 공급원 및 열원. 에너지와 열은 연소의 결과로 생성됩니다. 이용 가능한 연료량, 접근 가능한 산소의 양 또는 열 공급을 제어하여 연소 공정을 조절하거나 중지하기 위해 수행 될 수 있습니다. 연료 및 산화제로부터 연소하는 동안 새로운 화학 화합물이 형성된다. 이 화합물은 배기 가스라고합니다. 배기의 대부분은 연료와 산소 사이의 화학 반응으로 인해 발생합니다.
