응용공학실험 | 열전대 및 광고온계를 이용한 화염 온도 측정

 

 

 

TIP

 

 

열전대 및 광고온계를 이용하여 각각의 위치에 대하여 공연비(A/F), 높이(H), 수평 이동 거리(W)를 변화시키면서 화염의 형상과 온도를 측정하고, 각 부분의 온도변화를 비교한다. 그리고 각각의 경우에 대한 온도 분포를 그래프로 나타내고 화염 특징을 규명한다.

 

 

 

열전대

1. R Type(Pt.13% Rh/Pt) 0℃～1,600℃

R Type 열전대는 상용온도가 1,400℃이며 간헐적으로 1,600℃까지 산화분위기에서 연속적으로 사용하는데 유리하다. 그러나 진공, 환원성 분위기에서는 사용할 수 없으므로 Protection Tube로 보호를 하여야 한다.

 

2. K Type(Chromel/Alumel) -20℃～1,250℃

K Type 열전대는 산화분위기에서 1,200℃까지 계속적으로 사용할 수 있고, 산화에 대한 특성이 다른 비금속(Base metal) 열전대보다 우수하므로 500℃이상 고온에서 가장 많이 사용되고 있으며 -250℃까지도 사용이 가능하다. 보호관으로 적절히 보호되지 않은 상태에서 환원이나 산화-환원이 반복되는 분위기, 유화분위기, 진공에서 장시간 Chromel선에 녹색부식(Green-Rot)을 일으키는 분위기에는 사용하면 안된다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 실험은 세 가지 변수를 변화시켜가면서 진행된다. 그 세 가지는 공연비(A/F), 높이(H), 그리고 수평이동거리(W) 이다. 공연비는 당량비가 0.8, 1, 1.6인 경우의 세 가지이다. 화염 각 부분의 온도 변화를 비교하고 또 각각의 경우 온도 분포를 알아본다. 그리고 이것을 A/F 와 H의 변화에 따라 어떻게 변화하는지 알아본다.

 

2) 화염 온도 측정을 시작하기 전에 Burner는 이송장치를 수평으로 이동할 때 열전대 Probe 끝이 Burner의 한가운데를 지나는 축 상에 있도록 한다.

 

3) 온도를 측정할 각 부분의 위치로 이동하기 위해서는 기준을 정해야 한다. Probe가 있는 쪽에서 왼쪽으로 Burner가 시작되는 곳을 W방향 기준 위치로 하고, 높이는 Burner 가운데에서 Probe가 Burner 면에 닿는 순간의 높이를 기준으로 한다.

 

4) 공연비를 23.8로 설정하기 위해 공기 유량을 38.2 liter/min 으로 연료 유량을 1.6 liter/min으로 게이지 세팅을 한다. 다만, 연료유량을 수정하기 위해서 게이지 상으로 2.0 liter/min만큼 조정한다.(공기유량계 LPG 환산표 참조) 각 지점에서의 화염온도를 측정하고, 화염 모양의 특징을 간략히 스케치하고 기록하며 배기가스 측정 장치를 이용하여 각각의 성분을 측정한다.

 

5) 공연비가 29.4 그리고 14.9 일 때에도 마찬가지로 실행한다.

 

6) 응용 열역학 교재를 참조하여 공연비가 23.8인 경우의 단일 화염 온도를 계산하여 실험 결과와 비교한다.

 

7) W=50㎜, H=40㎜에서 당량비를 변화시켜가면서 화염온도를 측정한다. 당량비 Φ는 실제 연공비(F/A)를 이론 연공비(F/A)로 나눠줌으로써 구할 수 있고, 이 식을 변형하여 임의의 당량비에 대한 공연비(A/F)를 구할 수 있다. A/F는 공기 연료비를 나타내는 것으로 일반적으로 질량비를 나타내지만 여기서는 유량계의 단위를 맞추기 위해 부피비로 나타내어야 한다.

 

 

[응용공학실험]열전대 및 광고온계를 이용한 화염 온도 측정 레포트