1.
プロパン60vol%、窒素20vol%、酸素20vol%からなる混合ガス1m^3を、完全燃焼させるのに必要な理論空気量(m^3)として最も近い値はどれか。ただし、空気の組成は、窒素80vol%、酸素20vol%として計算せよ。
- ⑴6
- ⑵10
- ⑶14
- ⑷15
- ⑸18
正解！
不正解！
⑶14
C3H8+5O2→3CO2+4H2O
5×10/2×0.6
=15 m^3…①
既にO2はあるので
O2:10/2×0.2
=1 m^3…②
①と②より
15-1
=14 m^3
2.
プロパン1m^3を空気比1.4で完全燃焼させた場合の乾き燃焼ガス量(m^3)として最も近い値は、次の(1)~(5)のどれか。ただし、空気の組成は、酸素20vol%、窒素80vol%として計算せよ。
- ⑴23
- ⑵27
- ⑶33
- ⑷37
- ⑸41
正解！
不正解！
⑶33
C3H8+5O2→3CO2+4H2O
乾き燃焼排ガス量=3 + 5×8/2×1.4 + 5×(1.4-1.0)
=33 (m^3)
3.
メタン50vol%と水素50vol%の混合ガスを空気比1で完全燃焼させた時、湿り燃焼ガス中の水蒸気の濃度(vol%)として最も近い値はどれか。ただし、空気中の窒素と酸素の体積比は4:1とする。
- ⑴10
- ⑵21
- ⑶32
- ⑷40
- ⑸48
正解！
不正解！
⑵21
メタンの燃焼式：CH4+2O2→CO2+2H2O
湿り燃焼ガス量(m^3)とはCO2+残りN2+残りO2+水蒸気なので
1+1.0×8/2×2+0+2
=11(m^3)
メタンの燃焼式中の全ての体積は11(m^3)になる。
11(m^3)の空気中の水蒸気の量は、2(m^3)になる…①
水素の燃焼式：H2+1/2O2→H2O
湿り燃焼ガス量(m^3)とはCO2+残りN2+残りO2+水蒸気なので
0+1/2×8/2+0+1
=3(m^3)
水素の燃焼式中の全ての体積は3(m^3)になる。
3(m^3)の水蒸気の量は、1(m^3)になる…②
①、②より
(2+1)/(11+3) (m^3)
=0.214…
≒21%
4.
メタン1m^3を空気比1.5で完全燃焼させた場合の湿り燃焼ガス量(m^3)として最も近い値はどれか。ただし、空気中の窒素と酸素の体積比は4:1とする。
- ⑴8
- ⑵10
- ⑶12
- ⑷14
- ⑸16
正解！
不正解！
⑸16
メタンの燃焼式：CH4+2O2→CO2+2H2O
湿り燃焼ガス量(m^3)とは、
CO2 + 残りN2 + 残りO2 + 水蒸気 になる
1 + 2×8/2×1.5 + 2×(1.5-1.0) + 2
=16 (m^3)
5.
プロパン44kgを空気比1.4で完全燃焼させたとき、燃焼ガス中の酸素の質量(kg)として、最も近い値はどれか。ただし、空気中の窒素と酸素の体積比は4:1とする。
- ⑴2
- ⑵7
- ⑶32
- ⑷64
- ⑸224
正解！
不正解！
⑷64
C3H8+5O2→3CO2+4H2O
プロパン44kgは、1kmol
酸素1kmolは32kg
プロパンを1kmol燃焼させるのに酸素は5kmol必要なので
5×32×(1.4-1.0)
=64kg
6.
プロパンを空気比1.2で完全燃焼させた場合、湿り燃焼ガス中の窒素濃度(vol%)として最も近い値はどれか。ただし、空気中の窒素と酸素の体積比率は4：1とする。
- ⑴65
- ⑵70
- ⑶75
- ⑷80
- ⑸85
正解！
不正解！
⑶75
C3H8+5O2→3CO2+4H20
(8/2×1.2×5) /{3+(8/2×1.2×5)+(1.2-1.0)×5+4}
=24/(3+24+1+4)
=24/32
=0.75
=75%
7.
メタンを空気で完全燃焼させたところ、乾き燃焼ガス中の酸素濃度が10vol%であった。このときの空気比として、最も近い値はどれか。ただし、空気中の窒素と酸素の体積比は4:1とする。
- ⑴1.1
- ⑵1.8
- ⑶1.9
- ⑷2.0
- ⑸2.1
正解！
不正解！
⑶1.9
CH4+2O2→CO2+2H2Oより
過剰酸素：2(a-1) mol
窒素：2a×4/1 mol = 8a
2(a-1) / {1+2(a-1)+8a} = 0.1
a=1.9
8.
メ夕ンと水素の体積比が4:1の混合ガスを空気比1で完全燃焼させたとき、乾き燃焼ガス中の二酸化炭素の濃度(vol%)として、最も近い値はどれか。
- ⑴8.5
- ⑵11
- ⑶25
- ⑷31
- ⑸100
正解！
不正解！
⑵11
CH4+2O2→CO2+2H2O
H2+1/2O2→H2O
上記より、燃焼ガス中の成分は、窒素、二酸化炭素となる。
体積比が4:1なので、メタン4m^3、水素1m^3と仮定すると、
理論酸素量は、2×4+1/2=8.5m^3なので、窒素は酸素の約4倍なので、8.5×4=34m^3
二酸化炭素は、1×4=4m^3
となるので、
燃焼ガス中の二酸化炭素の濃度は、
4 / (34+4)
≒11 vol%