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연소열과 화학양론계수를 이용한 에테르류의 폭발한계의 예측
Prediction of Explosion Limits of Ethers by Using Heats of Combustion and Stoichiometric Coefficients 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.15 no.4, 2011년, pp.44 - 50  

하동명 (세명대학교 보건안전공학과)

초록
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폭발한계는 가연성물질의 화재 및 폭발위험성을 결정하는데 주요한 특성치 가운데 하나이다. 본 연구에서, 에테르류의 폭발하한계와 상한계에 대해 연소열과 화학양론계수를 이용하여 예측하였다. 제시된 예측식에 의한 예측값은 문헌값과 적은 오차범위에서 일치하였다. 제시된 방법론을 사용하여 다른 에테르류의 폭발한계 예측이 가능해졌다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Explosion limit is one of the major combustion properties used to determine the fire and explosion hazards of the flammable substances. In this study, the lower explosion limit(LEL) and upper explosion limit(UEL) of ethers were predicted by using the heat of combustion and stoichiometric coefficient...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 에테르류의 연소열 및 화학양론계수과 폭발한계의 문헌 자료를 분석한 결과 이들이 서로 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 따라서 연소열 및 화학양론계수에 의한 폭발하한계(LEL)와 상한계(UEL)의 예측이 가능할 것으로 판단되어 다음과 같은 관계식들을 이용하여 최적화 된 추산 모델을 제시하고자 한다.
  • 본 연구에서는 산업 현장에서 용제, 냉매 및 여러 분야에 사용되고 있는 중간물질인 에테르류에 대해 연소열 및 화학양론계수에 의한 폭발한계의 상관관계를 규명하여, 연소열 및 화학양론계수에 의한 폭발 하한계와 상한계를 예측할 수 있는 경험식(Empirical Equation)을 제시하고자 한다. 여기서 제시한 방법론을 이용하여 실험에서 찾고자 하는 다른 에테르류의 폭발한계 에측에 도움을 주고, 에테르류의 산화, 발화, 연소의 공정에 기초적인 자료로 사용되도록 하는데 목적이 있다.
  • 본 연구에서는 산업 현장에서 용제, 냉매 및 여러 분야에 사용되고 있는 중간물질인 에테르류에 대해 연소열 및 화학양론계수에 의한 폭발한계의 상관관계를 규명하여, 연소열 및 화학양론계수에 의한 폭발 하한계와 상한계를 예측할 수 있는 경험식(Empirical Equation)을 제시하고자 한다. 여기서 제시한 방법론을 이용하여 실험에서 찾고자 하는 다른 에테르류의 폭발한계 에측에 도움을 주고, 에테르류의 산화, 발화, 연소의 공정에 기초적인 자료로 사용되도록 하는데 목적이 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
폭발한계란 무엇인가? 폭발한계는 가연성물질의 화재 및 폭발위험성을 결정하는데 주요한 특성치 가운데 하나이다. 본 연구에서, 에테르류의 폭발하한계와 상한계에 대해 연소열과 화학양론계수를 이용하여 예측하였다.
이론을 이용한 예측식으로 가연성물질의 위험성 예측이 타당성이 있는 이유는 무엇인가? 산업안전 및 손실예방의 중요성을 인식하면, 완전하지 않은 예측식을 사용하기보다는 실험에 의해 확인하는 것이 바람직하나, 부득이 하게 실험하기 어려운 가연성물질인 경우 예측식을 사용하여 안전을 확보할 수밖에 없다. 따라서 경우에 따라서 이론을 이용한 예측식으로 가연성물질의 위험성 예측은 타당성이 있다.
취급물질의 연소 특성치 파악이 필요한 이유는 무엇인가? 공정에서 가연성물질을 취급함에 있어 밸브의 조작실수, 배관접합부파손 등으로 인해 주위의 공기와 혼합되면 화재 및 폭발이 발생할 수도 있으며, 또한 유해물질이 유출되는 경우도 있다. 산업현장에서 화재 및 폭발의 위험을 최소화하기 위해서는 공정의 안전과 최적화 조작이 이루어 져야 하는데, 이를 위해 우선 작업 조건하에서 취급물질의 연소 특성치 파악이 필요하다[1].
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참고문헌 (21)

  1. Lees, F.P., Loss Prevention in the Process Industries Vol. 1, 2nd ed., Oxford Butterworth-Heinemann, (1996) 

  2. Meyer, E., Chemistry of Hazardous Materials, 2nd ed., Prentice-Hall, (1990) 

  3. Ha, D.M., "Estimation of Explosion Limits by Using Heat of Combustion for Esters", T. of Korean Institute of Fire Sci. & Eng., 24(30, 66-71, (2010) 

  4. Lenga, R.E. and K.L. Votoupal, The Sigma Aldrich Library of Regulatory and Safety Data, Volume I-III, Sigma Chemical Company and Aldrich Chemical Company Inc., (1993) 

  5. NFPA, Fire Hazard Properties of Flammable Liquid, Gases, and Volatile Solids, NFPA 325M, NFPA, (1991) 

  6. Kanury, A.M., SFPE Handbook of Fire Protection Engineering ; Ignition of Liquid Fuels, 2nd ed., SFPE, (1995) 

  7. Perry, R.H. and G.W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, 7th ed., MaGraw-Hill, New York, (1997) 

  8. Lide, D.R., Handbook of Chemistry and Physics, 76th ed., CRC Press, Boca Raton, (1995) 

  9. Cardozo, R.D., "Prediction of the Enthalpy of Combustion of Organic Compounds", AIChE Journal, 32(5), 844-847, (1986) 

  10. Drysdale, D., An Introtduction to Fire Dynamics, John Wiley and Sons, (1985) 

  11. Suzuki, T., "Empirical Relationship Between Lower Flammability Limits and Standard Enthalpies of Combustion of Organic Compounds", Fire and Materials, 18, 333-336, (1994) 

  12. Hanley, B.F., "A Model for the Calculation and the Verification of Closed Flash Points Multicomponent Mixtures", Process Safety Progress, 17(2), .86-97, (1998) 

  13. Hshieh, F-Y., "Predicting Heats of Combustion and Lower Flammability Limits of Organosilicon Compounds", Fire and Materials, 23, 79-89, (1999) 

  14. Jones, G.W., "Inflammation Limits and Their Practical Application in Hazardous Industrial Operation", Chem. Rev., 22(.1), 1-26, (1938). 

  15. Hilado, C.J., "A Method for Estimating Limits of Flammability", J. of Fire and Flammability, 6, 130-139, (1975) 

  16. Jones, J.C., "Reid Vapour Pressure as a Route to Calculating the Flash Points of Petroleum Fractions", J. of Fire Sciences, 16(3), 222-227, (1998) 

  17. Mullins, B.P., Bubble-points, Flammability-limits and Flash-points of Petroleum Products, Combustion Researches and Reviews, Butterworths, London, (1957) 

  18. Pintar, A.J., "Predicting Lower and Upper Flammability Limits", Proc. Ind. Conf. on Fire Safety, 28, Product Safety Corp., Sissonville WV, (1999) 

  19. Zabetakis, G.M., Flammability Characteristics of Combustible Gases and Vapors, US Bureau of Mines, Bulletin, (1965) 

  20. Box, G.E.P. and N.R. Draper, Empirical Model- Building and Response Surface, John Wiley and Sons, Inc., (1987) 

  21. Ha, D.M., "Prediction of Explosion Limits Using Normal Boiling Points and Flash Points of Alcohols Based on a Solution Theory ", T. of Korean Institute of Fire Sci. & Eng., 19(4), 26-31, (2005) 

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