선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
가설 설정
- ① 분해곡선의 분해개시온도가 비점에 가까울 때 위험성의 측정이 불명확하다.
제안 방법
- 80～120mesh의 밀가루를 사용하여 소형밀폐형 압력용기에 의한 열분해 특성과 자연발화 실험에 의한 겉보기 활성화에너지를 구한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 그러므로 본 연구에서는 80～120mesh의 밀가루를 사용하여 소형 압력밀폐용기를 사용하여 온도변화에 따른 발화특성을 파악하고, 시료용기의 변화에 따른 발화한계온도를 구하고 겉보기활성화에너지를 구하였다.
- 동일한 조건으로 실험을 반복하여 시료가 발화한 최저온도와 발화하지 않았던 최고온도와의 차이가 1℃일 때 실험을 종료하고, 양자의 평균온도를 발화한계온도로 하였다.
- 0mm)를 사용하였으며, 압력을 측정 하기 위한 압력센서는 Kyowa제 PGM 100KD를 사용하였다. 또한 시료의 열분해 거동을 위하여 가열용 전기로는 0～1000℃의 승온이 가능한 구조로서 소형압력용기 시험기가 장착될 수 있도록 제작하였다.
- 5mm×170mm관의 꼭대기에 압력게이지를 부착할 수 있게 하였다. 또한 시험용기내의 이상폭발시 안전성 확보를 위하여 파열판을 설치하여 위험성을 최소화 하였다. 온도변화에 따른 분해거동을 관찰하기 위하여 온도측정용으로 Chromel-Alumel Thermocouple(O.
- 밀가루 분말의 분해폭발 위험성을 평가하기 위하여 Mini cup pressure vessel tester(MCPVT)장치를 제작하였으며, 본 연구에 사용된 실험장치의 개략도를 Fig. 1에 나타내었다.
- 시료용기는 가로 20cm이고, 세로 20cm로서, 폭이 각각 3cm, 5cm 및 7cm의 크기로 형상을 입방체로 하여 무한평판에 접근하도록 하였으며, 이 용기는 300mesh의 스테인리스 망으로 앞면과 뒷면을 일차원 방향으로 열전달이 되게 하였으며, 다른 부분은 약 1cm의 석면판으로 단열시켰다.
- 시료용기를 실험장치에 넣은 후 시료의 중심온도 변화를 관찰하여 중심온도가 설정온도보다 급격하게 상승하였을 때를「발화」로 판정하였으며, 시료의 중심온도 최대치를 확인한 후 실험을 중지하고, 시료의 중심온도가 설정온도와 유사하게 유지되었을 경우「비발화」로 판정하고 실험을 중지하였다.
- 실험은 온도제어 장치의 프로그램을 미리 설정하여 소정의 온도로 가열된 항온조의 중심에 시료용기를 걸고, 열전대를 시료용기의 중심부, 시료용기와 벽면과의 공간 중앙부에 같은 높이가 되도록 설치하였다.
- 압력측정은 고온에서도 압력게이지의 손상을 방지하기 위하여 용기의 중심으로부터 Φ 5.5mm×170mm관의 꼭대기에 압력게이지를 부착할 수 있게 하였다.
- 35mm이고, 주위 온도의 제어 및 측정용과 시료의 중심온도 측정용으로 사용하였으며, 전자는 시료용기와 항온조의 벽면중심에 설치하고, 후자는 시료용기의 중심에 설치하였다. 온도제어장치(제조사: Konics, EC-5600)는 프로그램의 설정에 의해 주위온도를 제어하는 방식으로 냉접점을 거친 보정된 온도를 제어할 수 있도록 하였으며, 이를 설정온도와 비교하고 그 차이에 의해 1.5kW의 히터 5개의 전류치를 제어하여 릴레이 스위치로서 상부 팬의 작동을 on-off로 제어하도록 하였다. 온도기록장치(제조사: Yoko gawa, model 4151)는 펜형 기록계로서 설정온도 및 시료중심온도를 연속적으로 기록하도록 되어 있다.
- 항온조 상부의 배기구에는 팬을 설치하여 설정온도보다 내부온도가 높을 때는 릴레이 스위치에 의해 팬이 자동으로 작동되게 하였다. 온도측정용 열전대는 주위 온도의 제어 및 측정용과 시료의 중심온도 측정용 Chromel-Alumel 열전대 2개로서 직경은 0.35mm이고, 주위 온도의 제어 및 측정용과 시료의 중심온도 측정용으로 사용하였으며, 전자는 시료용기와 항온조의 벽면중심에 설치하고, 후자는 시료용기의 중심에 설치하였다. 온도제어장치(제조사: Konics, EC-5600)는 프로그램의 설정에 의해 주위온도를 제어하는 방식으로 냉접점을 거친 보정된 온도를 제어할 수 있도록 하였으며, 이를 설정온도와 비교하고 그 차이에 의해 1.
- 항온조는 내용적 27L(30cm×30cm×30cm)의 열풍 순환씩 항온조로 내부의 온도분포를 일정하게 유지하기 위하여 Sirocco fan(ψ10cm)을 부착하여 내부공기를 강제 순환시켰으며, 항온조의 가열히터는 1200℃까지 온도를 상승시킬 수 있는 1.5kw의 히터 5개를 설치하여 가열하였다.
대상 데이터
- 또한 시험용기내의 이상폭발시 안전성 확보를 위하여 파열판을 설치하여 위험성을 최소화 하였다. 온도변화에 따른 분해거동을 관찰하기 위하여 온도측정용으로 Chromel-Alumel Thermocouple(O.D 1.0mm)를 사용하였으며, 압력을 측정 하기 위한 압력센서는 Kyowa제 PGM 100KD를 사용하였다. 또한 시료의 열분해 거동을 위하여 가열용 전기로는 0～1000℃의 승온이 가능한 구조로서 소형압력용기 시험기가 장착될 수 있도록 제작하였다.
- 용기의 내부는 Φ 14mm×20mm의 내용적을 가진 밀폐형으로서 재질은 SUS 316으로 제작하였다.
- 자연발화 실험에 사용한 장치는 항온조, 열전대, 온도제어장치, 기록계와 시료용기로 구성되어 있다.
이론/모형
- 가연성 고체물질의 자연발화에는 산소가 필요하므로 확산을 고려할 필요가 있으나, 武田16)의 연구에 의하면 확산의 영향은 발화한계온도 부근까지는 그다지 크지 않으므로, 본 연구에서는 산소의 확산과 그에 따른 기체-고체간의 열전달을 고려하지 않고, 계 내의 온도분포를 고려한 Frank-Kamenetskii 의 열발화 이론을 적용하였다.
- 결과적으로 위에서 언급한 문제점을 극복하기 위해서 K. Hasegawa와 J. Peng13)이 개량형 밀폐압력용기시험법(modified closed type of pressure vessel test)를 고안하였으며, 다음과 같은 관점에 바탕을 두고 설계되었다.
- 시료 용기의 크기를 20cm×20cm×3cm, 20cm×20 cm×5cm, 및 20cm×20cm×7cm로 변화시키면서 구한 발화한계온도의 결과치는 Table 1과 같으며, Frank-Kamenetskii파라미터의 식으로부터 얻어지는 식 (7) 에서 겉보기활성화에너지를 구하였다.
성능/효과
- 1) 분해거동이 약 100℃ 부근에서 발생하고, 290℃ 부근에서 최대압력 상승의 피크가 발생되었다.
- 2) 용기내의 온도변화에 대한 분해거동압력은 약 440℃에서 14.7kg/cm2의 최대압력을 나타내었다.
- 3) 시료의 두께가 3cm일 경우 398℃의 최고발화 온도를 기록하였으며, 발화한계온도는 204.5℃를 구하였다.
- 4) 시료의 두께가 5cm일 경우 16시간에서 시료 내부의 온도가 급격하게 상승하여 최고온도 412℃를 나타내었으며, 발화한계온도는 194.5℃를 구하였다.
- 5) 시료두께의 폭이 7cm일 경우에 발화한계온도는 182.5℃를 구하였으며, 시료용기가 클수록 열의 축적이 용이하여 발화한계온도가 낮아지는 것으로 나타났다.
- 6) 최소자승법으로 구한 겉보기활성화에너지는 35.0407Kcal/mol이었다.
- Fig. 7은 195℃로 설정하여 실험을 행한 결과 시간이 지남에 따라 주위온도와 시료의 온도가 동일하게 되고, 시간이 경과하면서 서서히 시료용기내부에 열이 축적되어 14시간 30분에서 온도가 상승하기 시작하였으며, 16시간에서 시료내부의 온도가 급격하게 상승하여 최고온도 412℃를 나타내었으며, 이후 온도가 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.
후속연구
- 예를 들어보면 보다 작은 입자를 추구하는 나노(nano)기술은 분진의 위험성을 급격히 증가 시켰으며, 새로운 코팅기술은 분진의 특성을 완전히 변화시키기에 충분한 역할을 해왔다. 이러한 이유들로 새롭게 생산되어진 미세분진들은 그 위험 특성치 들을 이론적으로 얻기가 매우 어려우므로, 반드시 실험을 통해서 구해진 값으로 화재나 폭발에 대한 예방대책을 수립하여야 한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.