KCI등재
SCOPUS
수평 배관의 메탄 폭발특성에 있어서 불균일성 혼합기의 영향 = Influence of Mixture Non-uniformity on Methane Explosion Characteristics in a Horizontal Duct
저자
한우섭 (산업안전보건연구원) ; 최이락 (한국산업안전보건공단) ; 김형욱 (한국산업안전보건공단 산업안전보건연구원) ; 임진호 (한국산업안전보건공단 산업안전보건연구원)
발행기관
학술지명
Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) (Korean Chemical Engineering Research)
권호사항
발행연도
2024
작성언어
Korean
주제어
등재정보
KCI등재,SCOPUS,ESCI
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
27-35(9쪽)
DOI식별코드
제공처
메탄, 프로판 등을 주성분으로 하는 연료가스는 폭발위험장소에서 사용될 수 있으며, 누출로 인한 공정조건의 영향으로 불균일한 혼합기를 형성할 수 있다. 균일한 혼합기를 대상으로 측정된 문헌 데이터를 이용한 화재 폭발 위험성평가, 손상 예측은 가스 누출에 의한 실제 폭발 사고와 다른 결과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 가스 누출시 나타날수 있는 농도 변화에 있어서 불균일성 혼합기의 폭발압력, 화염속도 등의 폭발특성을 조사하였다. 길이 0.82 m의 스테인리스 재질의 밀폐 배관에서 수행하였으며 컬러 초고속 카메라 및 압력 센서를 사용하여 관찰하였다. 또한 배관 내의시간에 따른 농도차이 변화에 대해 회귀분석 모델을 사용하여 불균일 혼합물의 정량화 방법을 제안하였다. 본 연구의농도 불균일성 조건에 있어서 메탄 폭발 시 전파화염은 불균일성 농도가 높아짐에 따라 화염 면적의 증가가 관찰되었고 이는 난류 화염의 주름진 화염 구조와 유사하였다. 메탄의 최대압력까지 걸리는 소요시간은 불균일성이 클수록 감소하였고, 폭발압력은 불균일성이 클수록 증가하였다. 농도가 불균일한 메탄의 KG(폭연지수)의 범위는 1.30~1.58 [MPa·m/s] 으로서 메탄의 농도가 균일성에서 불균일성로 변화하면서 17.7% 증가하였다.
더보기Fuel gases such as methane and propane are used in explosion hazardous area of domestic plants and can form non-uniform mixtures with the influence of process conditions due to leakage. The fire-explosion risk assessment using literature data measured under uniform mixtures, damage prediction can be obtained the different results from actual explosion accidents by gas leaks. An explosion characteristics such as explosion pressure and flame velocity of non-uniform gas mixtures with concentration change similar to that of facility leak were examined. The experiments were conducted in a closed 0.82 m long stainless steel duct with observation recorded by color high speed camera and piezo pressure sensor. Also we proposed the quantification method of non-uniform mixtures from a regression analysis model on the change of concentration difference with time in explosion duct. For the non-uniform condition of this study, the area of flame surface enlarged with increasing the concentration non-uniform in the flame propagation of methane and was similar to the wrinkled flame structure existing in a turbulent flame. The time to peak pressure of methane decreased as the non-uniform increased and the explosion pressure increased with increasing the non-uniform.
The ranges of KG (Deflagration index) of methane with the concentration non-uniform were 1.30 to 1.58 [MPa·m/s] and the increase rate of KG was 17.7% in methane with changing from uniform to non-uniform.
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