도시가스의 폭발특성을 평가하기 위하여, 산소의 농도와 초기압력의 변화에 따라 실험을 행하였다 이러한 실험을 행한 결과 산소농도가 낮아짐에 따라 폭발범위는 점차적으로 좁혀졌으며, 산소농도 $12\%$에서 폭발한계산소농도를 구하였다. 도시가스의 초기압력이 증가함에 따라 폭발하한계가 약간 증가하였다. 또한 초기압력이 $0{\~}1.0 kgf/cm^2{\cdot}g$로 변함에 따라 최대폭발압력은 $6.3 kgf/cm^2{\cdot}g,\;12.7 kgf/cm^2{\cdot}g$을 구하였으며, 최대폭발압력상승속도는 $245.63 kgf/cm^2/s,\;427.88 kgf/cm^2/s$를 구하였다.
도시가스의 폭발특성을 평가하기 위하여, 산소의 농도와 초기압력의 변화에 따라 실험을 행하였다 이러한 실험을 행한 결과 산소농도가 낮아짐에 따라 폭발범위는 점차적으로 좁혀졌으며, 산소농도 $12\%$에서 폭발한계산소농도를 구하였다. 도시가스의 초기압력이 증가함에 따라 폭발하한계가 약간 증가하였다. 또한 초기압력이 $0{\~}1.0 kgf/cm^2{\cdot}g$로 변함에 따라 최대폭발압력은 $6.3 kgf/cm^2{\cdot}g,\;12.7 kgf/cm^2{\cdot}g$을 구하였으며, 최대폭발압력상승속도는 $245.63 kgf/cm^2/s,\;427.88 kgf/cm^2/s$를 구하였다.
To examine the characteristics of the explosion of city gas, the concentration of oxygen was changed with the change of initial pressure. From the result of the experiment, as the concentration of oxygen was low, the explosion limit became narrow and the minimum concentration of oxygen for the explo...
To examine the characteristics of the explosion of city gas, the concentration of oxygen was changed with the change of initial pressure. From the result of the experiment, as the concentration of oxygen was low, the explosion limit became narrow and the minimum concentration of oxygen for the explosion was $12\%$. Furthermore, As the increase of the initial pressure, explosion ranges were a little increased. And as the change of the initial pressure, the maximum explosion pressure were $6.3 kgf/cm^2{\cdot}g,\;12.7 kgf/cm^2{\cdot}g$ and the maximum pressure rising velocity were $245.63 kgf/cm^2/s,\;427.88 kgf/cm^2/s$.
To examine the characteristics of the explosion of city gas, the concentration of oxygen was changed with the change of initial pressure. From the result of the experiment, as the concentration of oxygen was low, the explosion limit became narrow and the minimum concentration of oxygen for the explosion was $12\%$. Furthermore, As the increase of the initial pressure, explosion ranges were a little increased. And as the change of the initial pressure, the maximum explosion pressure were $6.3 kgf/cm^2{\cdot}g,\;12.7 kgf/cm^2{\cdot}g$ and the maximum pressure rising velocity were $245.63 kgf/cm^2/s,\;427.88 kgf/cm^2/s$.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 산업 현장, 음식점 및 가정에서 널리 사용되고 있는 도시가스의 폭발 특성을 파악하기 위하여 초기압력 변화에 따른 도시가스의 폭발 특성 치를 구하고 폭발압력에 대한 위험성인 폭발압력의 변 화거동과 최고폭발압력 및 최고폭발압력상승속도 등을 평가하여 가스누출로 인한 화재. 폭발사고의 예방을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
따라서, 본 연구에서는 산업 현장, 음식점 및 가정에서 널리 사용되고 있는 도시가스의 폭발 특성을 파악하기 위하여 초기압력 변화에 따른 도시가스의 폭발 특성 치를 구하고 폭발압력에 대한 위험성인 폭발압력의 변 화거동과 최고폭발압력 및 최고폭발압력상승속도 등을 평가하여 가스누출로 인한 화재. 폭발사고의 예방을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
1) 산소농도 21%의 상압에서 폭발한계 범위로 4.9- 15%를 구하였다.
가스 폭발의 경우에는 온도와 습도에 따라서 폭발 거 동이 다르므로 실험의 재현성을 좋게 하기 위하여 온도 20±2℃, 습도 50±5%의 항온항습실에서 실험을 행하였다. 가스의 농도변화에 대한 실험을 수행하기 위하여 폭발 통에 주입하는 산소, 질소는 순도 99.
가스의 폭발한계를 결정하기 위하여 도시가스농도를 변화 시켜 실험하였으며, 폭발 하한과 상한의 부근에서는 0.1% 범위의 농도에서 3회 이상 실험하여 1회라도 폭발했을 때의 최소농도를 폭발 하한계로 결정하였으며, 최대농도를 폭발상 한계로 하였다.
또한, 동일한 압력에서 산소농도의 변화에 따라서 폭 발상 한계와 하한계를 구한 결과 두 점이 일치되는 임계점을 구하였고, 그 이하의 산소농도에서는 폭발이 일어나지 않았다. 이 임계점에서의 산소농도를 폭발한계 산소농도라 하며, 본 실험에서는 산소농도가 동일한 12%의 폭발한계산소농도를 구하였다.
방전제 한 저항은 착화지연 시간의 역할을 하는 것으로, 저항의 크기에 따라 방전 전극을 통해 방전되는 착화지연 시간이 달라진다. 방전 전극 2차 측에는 무유도저항 2개가장 착되어 있는데 고주파 진동을 제어하기 위한 500Q의 무유도저항과 전류 검출용의 무유도저항(50Q)으로 사용하였으며, 접지선에 연결되어 있다.
5 kgf/cm2 - gS. 변화 시켜 실험하였다.
또한, 동일한 압력에서 산소농도의 변화에 따라서 폭 발상 한계와 하한계를 구한 결과 두 점이 일치되는 임계점을 구하였고, 그 이하의 산소농도에서는 폭발이 일어나지 않았다. 이 임계점에서의 산소농도를 폭발한계 산소농도라 하며, 본 실험에서는 산소농도가 동일한 12%의 폭발한계산소농도를 구하였다.
1과 같다. 주요 구성도는 폭발통부, 진 공부, 에너지 공급부, 폭발압력 측정. 저장부로 구성되어 있다.
저장부는 오실로스코프(TDS 220, Tektronix), 엠플리파이어 (DA-16A, Ibkyo Sokki Kenkyujo) 및 컴퓨터로 구성되어 있다. 폭발 발생 시 폭발 통에 부착된 압력 센서의 신호는 증폭기를 통해 증폭을 시켜 오 실로 스코프 상에 파형이 나타나도록 하여 이것을 컴퓨터로 처리하여 수치화한 다음에 프로그램을 통하여 폭발압력 및 최대폭발압력상승속도를 계산할 수 있도록 구성하였다.
폭발통부에는 폭발통과 압력측정 센서로 구성되어 있으며, 폭발 통은 원통형으로 외경 이 148 mm, 지름이 105.4mm로서 용기의 체적이 1.1/이며, 용기의 앞면은 직경 32 mm의 강화유리를 부착하여 용기 내부의 폭발 거동을 육안으로 확인할 수 있고, 불완전연소 시 발생하는 타르 등의 이물질을 제거할 수 있도록 개폐가 가능한 구조로 하였으며, 그 외의 부분은 두께 21.3 mm의 Stainless steel로 제작하였다. 용기에는 가스주입 시 농도를 확인할 수 있도록 디지털 압력 게이지(PG-200- 102G, Copal Electronics CO.
대상 데이터
가스 폭발의 경우에는 온도와 습도에 따라서 폭발 거 동이 다르므로 실험의 재현성을 좋게 하기 위하여 온도 20±2℃, 습도 50±5%의 항온항습실에서 실험을 행하였다. 가스의 농도변화에 대한 실험을 수행하기 위하여 폭발 통에 주입하는 산소, 질소는 순도 99.9%의 것을 사용하였으며, 폭발통내의 전극 간극을 5 mm, 방전 전압을 10KV로 설정하여 다음의 순서에 의해 진행하였다.
본 실험에서 사용된 도시가스는 한국가스공사의 배 관망을 통하여 울산직할시 및 양산지역에 공급되어(주) 경동도시가스에서 관리하고 있는 시료를 사용하였으며 , 그 성분표를 Table 1에 나타내었다. 또한 폭발한계 산소농도를 측정하기 위하여 (주)덕양 가스에서 제조한 순도 99.99%의 산소농도 21%, 18%, 15%, 13% 및 12%의 혼합가스를 사용하였다.
본 실험에서 사용된 도시가스는 한국가스공사의 배 관망을 통하여 울산직할시 및 양산지역에 공급되어(주) 경동도시가스에서 관리하고 있는 시료를 사용하였으며 , 그 성분표를 Table 1에 나타내었다. 또한 폭발한계 산소농도를 측정하기 위하여 (주)덕양 가스에서 제조한 순도 99.
본 연구에 사용한 실험 장치는 전파법을 개량한 장치로써 Fig. 1과 같다. 주요 구성도는 폭발통부, 진 공부, 에너지 공급부, 폭발압력 측정.
폭발에너지 측정. 저장부는 오실로스코프(TDS 220, Tektronix), 엠플리파이어 (DA-16A, Ibkyo Sokki Kenkyujo) 및 컴퓨터로 구성되어 있다. 폭발 발생 시 폭발 통에 부착된 압력 센서의 신호는 증폭기를 통해 증폭을 시켜 오 실로 스코프 상에 파형이 나타나도록 하여 이것을 컴퓨터로 처리하여 수치화한 다음에 프로그램을 통하여 폭발압력 및 최대폭발압력상승속도를 계산할 수 있도록 구성하였다.
또한 용기의 양측 부에 3개의 가스주입 밸브를 설치하여, 이들을 진 공 흡입구, 도시가스 주입구, 산소. 질소 주입구로 이용하였다.
특히 도시가스가 Naphtha를 분해하여 제조하는 부탄형 중심에서 청정연료인 천연가스로 교체됨에 따라 화재 . 폭발의 위험성이 적은 장점 때문에 그 수요가 급증하고 있다.
성능/효과
2) 산소농도가 감소함에 따라 폭발 하한 농도는 거의 변화가 없으나, 폭발 상한 농도는 급격히 감소하는 경향을 나타내었다.
3) 동일한 압력에서 산소농도 변화에 따른 폭발 하한 계와 상한계가 일치하는 임계점인 한계산소농도 12%를 구하였다.
4) 도시가스의 최대폭발압력은 용기 내의 초기압력 0 kgf/cm2 - g, 1.0 kgf/cm2 . g에 있어서 각각 6.
5) 최대폭발압력상승속도는 초기압력의 변화를 0 kgf/cm2 - g, 1.0 kgf/cm2 . g로 증가함에 따라 증가하였으며, 9%의 농도에서 245.
88 kgf/cm%를 구하였다. Fig. 6과 7에서 산소의 농도가 증가할수록 최대폭발 압력상승속도가 증가하였으며, 용기 내의 초기압력이 증가 할수록 급격하게 증가하였다. 이는 하한계와 상한계의 범위 내에서 산소의 농도가 증가할수록 연소 및 폭발이 용이한 상태의 조성으로 되기 쉽고, 용기 내의 초기압력이 증가할수록 분자 간의 충돌 횟수가 증가하기 때문에 최대폭발압력상승속도가 증가하는 것으로 사료 된다.
Okgf/cmeg일 경우에 있어서 폭발 하한계와 상한계 는 4.9~15%를 구하였으며, 압력이 증가할수록 21% 산 소 농도에서 폭발 하한계는 0.2% 감소하고, 상한계는 1.5% 증가하였다.
또한 Fig. 4는 산소농도 15%일 경우에서의 결과로써 산소농도 21%의 경우보다 최대폭발압력이 7.7 kgf/ cm2 . g로 크게 감소하고 있다.
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