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30年度 課目Ⅲ 問題10-1~7、A~Iの解説

平成30年

課目Ⅲ 問題10-1~7、A~Iについて解説します。

問題文は記載しておりませんので、

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10-1~4】

プロパンとブタンの完全燃焼の反応式は以下となる。

C3H8+5O2=3CO2+4H2O

C4H10+13/2O2=4CO2+5H2O

 

【問題10-A】

題意より、

プロパンとブタンのみから成る燃料1m3を完全燃焼させたとき

CO2が3.2m3発生する。

プロパンとブタンの燃焼反応式より、

CO2はプロパンから3、ブタンから4発生することがわかるので、 

プロパンのモル分率(=体積の割合)をXとすると、

燃料1m3を完全燃焼させたとき発生するCO2は

3×X+4×(1-X)=3.2m3となる。

よって、

X=0.8=80%

 

【問題10-A】

理論酸素量は、

プロパンとブタンそれぞれのモル分率(=体積の割合)に

燃焼反応式で必要な酸素量をかけることで求められる。

Vo1=5×0.8+13/2×(1-0.8)=5.30m3/m3

 

【問題10-6】

空気中に占める酸素の体積割合は21%

 

【問題10-B】

理論空気量は、

理論酸素量÷空気中に占める酸素の体積割合

で求められるので、

V1=5.30/0.21=25.23=25.2m3/m3 

 

【問題10-C】

H2O量は、

プロパンとブタンそれぞれのモル分率(=体積の割合)に

燃焼反応式で発生するH2O量をかけることで求められる。

H2O量=4×0.8+5×(1-0.8)=4.20m3/m3 

 

【問題10-D】

空気比1.3の場合燃焼ガスに含まれるO2量は、

燃焼反応で反応しきれなかった過剰O2量なので、

O2量=25.23×0.21×(1.3-1.0)=1.589=1.59m3/m3 

 

【問題10-E】

空気比1.3の場合燃焼ガスに含まれるN2量は、

空気中に占める酸素の体積割合は79%なので、

N2量=25.23×0.79×1.3=25.91=25.9m3/m3

(理論空気量×N2割合×空気比。

窒素は燃焼反応しないため空気比をそのままかける。)

 

【問題10-F】

湿り燃焼ガス量は、燃焼後にできるガス+水なので、

3.2+4.20+1.589+23.91=34.89=34.9m3/m3

 

 

 【問題10-G】

空気比1.2の場合の湿り燃焼ガス量も、

空気比1.3の場合と同様にして求めることができる。

 

・O2量=25.23×0.21×(1.2-1.0)=1.059=1.06 m3/m3

・N2量=25.23×0.21×1.2=23.91=23.9m3/m3

⇒湿りガス量=3.2+4.20+1.059+23.91=32.36=32.4m3/m3

 

 

【問題10-7】

排ガスが持ち去る損失熱量LGは、

Q=mCΔTより、

 LG=VG×Cpm×(TG-T0)

 

【問題10-H】

空気比1.3の場合の損失熱量は、

問題10-7の式に、空気比1.3の場合の値を代入すると求められる。

 損失熱量=34.89×1.37×(300-20)=13383kJ/m3

 

空気比1.2の場合の損失熱量は、

問題10-7の式に、空気比1.2の場合の値を代入すると求められる。

 損失熱量=32.36×1.37×(300-20)=12413kJ/m3

 

よって空気比を1.3から1.2に減らすことで

低減されると予測される損失熱量は、

低減損失熱量=13383-12413=970=9.70×10²kJ/m3

 

【問題10-I】

 空気比低減前の損失熱量に対する、

低減損失熱量の割合は、

970/13383=0.00724=7.2% 

 

以上、
課目Ⅲ 問題10-1~7、A~Iの解説でした。