バカなりに理解したエネルギー管理士 熱の解説

エネルギー管理士熱分野の過去問を解説します。

平成28年度 課目Ⅲ 問題E~H)

平成28年

課目Ⅲ 問題10-E~H)について解説します。

問題文は、最小限の簡略化した

記載に留めますので、

参考書や過去問をご覧になりながら

解説を見ていただくことをお勧めします。

※過去問は以下のURL先から無料で
ダウンロードできます。

https://www.eccj.or.jp/mgr1/test_past/index.html

【問題10-E】

 

ポリプロピレン1kgを空気比1.3で完全燃焼したときの定圧比熱を求める。

 定圧比熱は、

C=(1.3mN2×CN2+0.3mO2×CO2+mCO2×CCO2+mH2O×CH2O)

÷(1.3mN2+0.3mO2+mCO2+mH2O)…①

 で求められる。

※1.3及び0.3は空気比である。O2(酸素)分が0.3となっているのは、

燃焼により理論酸素量分の1が使用されるためである。

 

以上の式は【燃焼ガスの各成分の質量×比熱の和】÷【燃焼ガスの各成分の質量の和】

を意味する。

 

燃焼ガスの各成分の比熱については、数値を与えられているため。

各成分の質量を求める。

 

【mO2(酸素の質量)】

ポリプロピレン(C3H6)を完全燃焼させた反応式より

ポリプロピレン1kgあたりの理論酸素量(mO2)は、

mO2=9/2×O2÷C3H6で求められる。

それぞれの分子量を代入すると、

mO2=(9/2×16×2)÷12×3+1×6=3.429

となる

 

【mN2(窒素の質量)】

窒素の質量は理論酸素量と酸素と窒素の比から求められる。

理論酸素量から窒素の質量を求める式は

mN2=MAo(理論空気量)×N2/(N2+O2)

mN2=MAo(理論空気量)×(1+N/O2)である

・MAo=MOo×(1+N2/O2)

・N2/O2=(14×2×0.79)÷(16×2×0.21)

を計算、代入することで、mN2が求められる。

 

【mCO2(二酸化炭素の質量)】

・炭素1kgを完全燃焼させるとできるCO2は

C+O2=CO2より

CO2÷C=(12+16×2)÷12=3.667㎏

ポリプロピレン1kgに含まれる炭素量は

C3÷C3H6= (12×3)÷(12×3+6)=6/7

よって、mCO2=3.667×6/7となる

 

【mH2O(水蒸気の質量)】

・水素1kgを完全燃焼させるとできるH2Oは

H2+1/2×O2=H2Oより

H2O÷H2=9㎏

ポリプロピレン1kgに含まれる水素量は

H6÷C3H6= (1×6)÷(12×3+6)=1/7

よって、mH2O=9×1/7となる

 

以上の数値を①に代入することで

ポリプロピレン1kgを空気比1.3で完全燃焼したときの定圧比熱を求めることができる。

【問題10-F】

ポリプロピレン1kgを空気比1.3で完全燃焼したときの燃焼ガス温度を求める

公式 Q=mCΔT⇒ Q=mC(T1-T0)より

T1=Q/mC+T0…②

Qは低発熱量、mは燃焼ガスの質量の和、Cは燃焼ガスの定圧比熱、Toは初期温度なので、それぞれを②に代入すると、燃焼ガス温度が求められる。

 

【問題10-G,H】

問題10-E,Fと同様に計算することで説くことができる。

以上、
課目Ⅲ 問題10-E~H)の解説でした。