令和元年度（再試験）問30

プロパンを空気比1.2として二段燃焼で一次空気量70%であるとき、一次空気量（m³_N／m³_N）に最も近い値はどれか。反応は次の式による。
　C₃H₈＋5O₂→3CO₂＋4H₂O
ただし、空気中の酸素濃度、窒素濃度はそれぞれ21.0 vol%、79.0 vol%とする。

解答解説

正答は2番です。

空気比とは、燃料を完全に燃焼させるために理論的に必要な空気量（理論空気量）と実際に燃焼用として送り込まれた空気量との比です。燃焼において酸素が足りない状態だと不完全燃焼となりCOが発生してしまうため若干空気比を1より高めに設定します。

標準状態であると仮定すると、気体1 molの体積は22.4 Lと物質に寄らず一定なります。よって分子量比と体積比の結果は同じとなります。

プロパン燃焼式より、プロパン1に対しの5倍の酸素を使用します。空気中の酸素濃度が21.0 vol%であることから、空気量は100/21であることが分かります。空気比1.2とするため更に1.2倍の空気を供給することとなります。

一次空気量が70％であることから、プロパン1に対する供給空気量は100/21 × 1.2 × 0.7＝20倍となります。