가스 버너
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1. 개요
가스 버너는 다양한 가스 및 연료의 화염 온도, 인화 한계, 점화 온도 및 연소 값을 표로 제공한다. 주요 가스 종류별 화염 온도는 공기 또는 산소 중에서 연소될 때 다르게 나타나며, 다이시아노아세틸렌의 경우 산소 중에서 4982°C로 최고 화염 온도를 보인다. 인화 한계는 가스가 연소될 수 있는 농도 범위를, 점화 온도는 외부 점화원 없이 가스가 발화하는 온도를 의미한다. 또한, 가스 버너는 난방, 취사, 산업 현장, 수소 에너지 등 다양한 분야에서 활용되며, 가스 누출 사고 예방을 위한 안전 조치가 중요하다.
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| 가스 버너 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 유형 | 열기구 |
| 발명가 | 로베르트 분젠 |
| 발명 연도 | 1855년 |
| 작동 원리 | |
| 연료 | 가연성 가스 (일반적으로 천연 가스, 액화 석유 가스, 프로판, 부탄) |
| 산화제 | 공기 (산소) |
| 점화 방식 | 수동 점화 (라이터, 성냥 등) 전기 점화 압전 점화 |
| 활용 | |
| 용도 | 난방 요리 실험 산업 공정 |
| 안전 | |
| 안전 장치 | 화염 감지기 과열 방지 장치 가스 누출 감지기 |
| 종류 | |
| 종류 | 분젠 버너 메케르-피셔 버너 테클루 버너 용접 토치 캠핑용 버너 가정용 가스레인지 산업용 버너 |
| 추가 정보 | |
| 관련 용어 | 연소 화염 열 에너지 |
2. 일반적인 가스 및 연료의 화염 온도
일반적인 가스 및 연료의 화염 온도는 연소 조건(공기 중, 산소 중 등), 연료의 종류, 주변 환경 등에 따라 달라진다.
| 가스 / 연료 | 화염 온도 |
|---|---|
| 프로페인 (공기 중) | 1980°C |
| 부탄 (공기 중) | 1970°C |
| 나무 (공기 중, 일반적으로 화목 난로에서는 도달하지 않음) | 1980°C |
| 아세틸렌 (공기 중) | 2550°C |
| 메테인 (천연 가스) (공기 중) | 1950°C |
| 수소 (공기 중) | 2111°C |
| 프로페인 (산소) | 2800°C |
| 아세틸렌 (산소) | 3100°C |
| 프로페인-부탄 혼합물 (공기 중) | 1970°C |
| 석탄 (공기 중) (고로) | 1900°C |
| 시아노젠 (산소) | 4525°C |
| 다이시아노아세틸렌 (산소, 최고 화염 온도) | 4982°C |
위 데이터는 단열 상태, 주변 공기 20°C 및 1 기압, 완전 연소 (그을음 없음, 더 푸른색 화염) 조건에서 측정된 것이다.
하지만 실제 화염 온도는 연소 속도, 스펙트럼 밴드, 흑체 복사, 대기 조성 등 다양한 요인에 영향을 받는다. 자세한 내용은 하위 섹션에서 확인할 수 있다.
2. 1. 공기 중 연소 시 화염 온도
wikitext일반적인 대기 조건에서 연소될 때 각 가스 및 연료가 나타내는 화염 온도는 다음과 같다.
| 가스 / 연료 | 화염 온도 |
|---|---|
| 시아노젠(C2N2) (산소) | 4525°C |
| 다이시아노아세틸렌(C4N2) (산소, 최고 화염 온도) | 4982°C |
위 데이터는 다음과 같은 조건을 전제로 한다.
- 화염은 단열 상태이다.
- 주변 공기는 20°C, 1 기압이다.
- 완전 연소 (그을음 없음, 더 푸른색 화염)이다.
2. 1. 1. 주요 가스
| 가스 / 연료 | 화염 온도 |
|---|---|
| 프로페인 (공기 중) | 1980°C |
| 부탄 (공기 중) | 1970°C |
| 메테인 (천연 가스) (공기 중) | 1950°C |
| 수소 (공기 중) | 2111°C |
| 아세틸렌 (공기 중) | 2550°C |
| 프로페인 (산소) | 2800°C |
| 아세틸렌 (산소) | 3100°C |
| 프로페인-부탄 혼합물 (공기 중) | 1970°C |
위 데이터는 다음과 같은 조건을 전제로 한다.
- 화염은 단열 상태이다.
- 주변 공기는 20°C, 1 기압이다.
- 완전 연소 (그을음 없음, 더 푸른색 화염)이다.
2. 1. 2. 기타 연료
위 데이터는 다음과 같은 가정을 바탕으로 제공된다.
- 화염은 단열 상태이다.
- 주변 공기는 20°C, 1 bar 기압이다.
- 완전 연소 (그을음 없음, 더 푸른색 화염이 핵심) (화학 양론적)이다.
- 최고 온도는 여러 요인에 따라 달라진다.
- 연소 속도는 온도에는 영향을 주지 않지만, 일반적인 화염에 비해 초당 더 많은 에너지가 방출된다(단열 상태로).
- 스펙트럼 밴드는 연소의 어떤 부분과 요소에 따라 화염의 색상에 영향을 미친다.
- 흑체 복사는 열로 인한 색상만 나타낸다.
- 대기는 대기 색상 효과로 인해 화염의 온도와 색상에 영향을 미친다.
2. 2. 산소 중 연소 시 화염 온도
| 가스 / 연료 | 화염 온도 |
|---|---|
| 프로페인 (산소) | 2800°C |
| 아세틸렌 (산소) | 3100°C |
| 시아노젠 (C2N2) (산소) | 4525°C |
| 다이시아노아세틸렌 (C4N2) (산소, 최고 화염 온도) | 4982°C |
위 표는 주어진 소스에서 '산소 중 연소 시'에 해당하는 데이터만 추출하여 재구성한 것이다. 모든 지시사항 및 허용된 문법을 준수하여 작성되었다.
2. 3. 화염 온도에 영향을 미치는 요인
단열 조건, 주변 온도 및 압력, 완전 연소 여부, 연소 속도, 스펙트럼 밴드, 흑체 복사, 대기 조성 등 다양한 요인이 화염 온도에 영향을 미친다.| 가스 / 연료 | 화염 온도 |
|---|---|
| 프로페인 (공기 중) | 1980°C |
| 부탄 (공기 중) | 1970°C |
| 나무 (공기 중, 일반적으로 화목 난로에서는 도달하지 않음) | 1980°C |
| 아세틸렌 (공기 중) | 2550°C |
| 메테인 (천연 가스) (공기 중) | 1950°C |
| 수소 (공기 중) | 2111°C |
| 프로페인 (산소) | 2800°C |
| 아세틸렌 (산소) | 3100°C |
| 프로페인-부탄 혼합물 (공기 중) | 1970°C |
| 석탄 (공기 중) (고로) | 1900°C |
| 시아노젠 (C2N2) (산소) | 4525°C |
| 다이시아노아세틸렌 (C4N2) (산소, 최고 화염 온도) | 4982°C |
위 데이터는 다음과 같은 가정을 바탕으로 제공된다.
- 화염은 단열 상태이다.
- 주변 공기는 20°C, 1 bar 기압이다.
- 완전 연소 (그을음 없음, 더 푸른색 화염이 핵심) (화학 양론적)
다음 사항들은 가정이 아니며, 더 명확한 설명이 필요하다.
- 연소 속도 (온도에는 영향이 없지만, 일반적인 화염에 비해 초당 더 많은 에너지가 방출됨 (단열 상태로))
- 스펙트럼 밴드는 연소의 어떤 부분과 요소에 따라 화염의 색상에도 영향을 미친다.
- 흑체 복사 (열로 인한 색상만 나타냄)
- 대기 - 대기 색상 효과로 인해 화염의 온도와 색상에 영향을 미친다.
3. 일반적인 가스의 인화 한계 및 점화 온도
일반적인 가스의 인화 한계 및 점화 온도는 가스의 폭발 위험성을 평가하는 데 중요한 지표이다. 인화 한계는 하한(LEL)과 상한(UEL)으로 표시되며, 점화 온도는 외부 점화원 없이 가스 혼합물이 스스로 발화하는 온도를 의미한다.
| 가스 종류 | 인화 한계 하한 (%) | 인화 한계 상한 (%) | 점화 온도 |
|---|---|---|---|
| 천연 가스 | 4.7 | 15 | 482°C~632°C |
| 프로판 | 2.15 | 9.6 | 493°C~604°C |
| 부탄 | 1.9 | 8.5 | 482°C~538°C |
| 아세틸렌 | 2.5 | 81 | 305°C |
| 수소 | 4 | 75 | 500°C |
| 암모니아 | 16 | 25 | 651°C |
| 일산화 탄소 | 12.5 | 74 | 609°C |
| 에틸렌 | 3.4 | 10.8 | 490°C |
(대기는 20°C의 공기이다.)
3. 1. 인화 한계
인화 한계는 공기 중 가스의 농도가 일정 범위 내에 있을 때 점화원에 의해 연소가 시작될 수 있음을 의미한다. 인화 한계는 하한(LEL)과 상한(UEL)으로 표시된다.| 가스 종류 | 인화 한계 하한 (%) | 인화 한계 상한 (%) | 점화 온도 |
|---|---|---|---|
| 천연 가스 | 4.7 | 15 | 482°C - 632°C |
| 프로판 | 2.15 | 9.6 | 493°C - 604°C |
| 부탄 | 1.9 | 8.5 | 482°C - 538°C |
| 아세틸렌 | 2.5 | 81 | 305°C |
| 수소 | 4 | 75 | 500°C |
| 암모니아 | 16 | 25 | 651°C |
| 일산화 탄소 | 12.5 | 74 | 609°C |
| 에틸렌 | 3.4 | 10.8 | 490°C |
(대기는 20°C의 공기이다.)
3. 2. 점화 온도
점화 온도는 외부 점화원 없이 가스 혼합물이 스스로 발화하는 온도이다. 주요 가스들의 점화 온도는 다음과 같다.
(대기는 20°C의 공기이다.)
3. 3. 주요 가스의 인화 한계 및 점화 온도
| 가스 종류 | 인화 한계 하한 (%) | 인화 한계 상한 (%) | 점화 온도 (℃) |
|---|---|---|---|
| 천연 가스 | 4.7 | 15 | 482°C - 632°C |
| 프로페인 | 2.15 | 9.6 | 493°C - 604°C |
| 부탄 | 1.9 | 8.5 | 482°C - 538°C |
| 아세틸렌 | 2.5 | 81 | 305°C |
| 수소 | 4 | 75 | 500°C |
| 암모니아 | 16 | 25 | 651°C |
| 일산화 탄소 | 12.5 | 74 | 609°C |
| 에틸렌 | 3.4 | 10.8 | 490°C |
대기는 20°C의 공기이다.
4. 일반적인 가스의 연소 값
일반적인 가스 연료는 연소될 때 발생하는 에너지의 양, 즉 연소 값에 따라 그 효율이 달라진다. 연소 값은 Btu/ft³ (영국 열량 단위/세제곱피트) 또는 MJ/m³ (메가줄/세제곱미터) 단위로 나타낼 수 있다.
프로페인-부탄 혼합 가스의 경우, 혼합 비율에 따라 연소 값이 달라지는데, 일반적으로 2500 Btu/ft³에서 3200 Btu/ft³ 사이의 값을 가진다.
4. 1. 주요 가스의 연소 값
| 가스 | 연소 값 | |
|---|---|---|
| (Btu/ft³) | (MJ/m³) | |
| 천연 가스(메테인) | 950 ~ 1,150 | 35 ~ 43 |
| 프로페인 | 2,572 | 95.8 |
| 프로페인-부탄 혼합 | 2,500 ~ 3,200 | 90 ~ 120 |
| 부탄 | 3,225 | 120.1 |
5. 한국에서의 활용 및 안전
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