令和元年度 問29

 プロパン1 kgを14.5 m3の空気で完全燃焼させたときの空気比に最も近い値はどれか。プロパンガス、燃焼ガスはともに0℃、101.3 kPaの条件下にあり、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%とし、各元素の原子量は、H=1、C=12、O=16とする。

  1. 1.1
  2. 1.2
  3. 1.3
  4. 1.4
  5. 1.5

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。

プロパンの分子量は44です。1kgでは22.7mol(1,000g/44)です。プロパン1kg(22.7mol)に対して必要な酸素の量は22.7×5=113.5molです。標準状態(0℃、1気圧)のとき気体は22.4L/molであるため、必要な酸素の量は113.5mol×22.4L/mol=2,542L(2.54m3)です。

空気中の酸素濃度、窒素濃度はそれぞれ21.0 vol%、79.0 vol%であることから、2.54m3×100/21=12.1m3の空気が必要だと分かります。燃焼に使用した空気量が14.5m3であるため、空気比は14.5÷12.1=1.2倍となります。

参考資料

酸素濃度計における空気比と熱効率の関係について | YOKOGAWA
酸素濃度計における空気比と熱効率の関係について

www.yokogawa.co.jp

2024年3月10日 広告

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