2016年10月04日

3.LPガスの燃焼特性


問1
イ 常温、大気圧下において、ブタンの爆発範囲(燃焼範囲)は、一酸化炭素のそれより広い。

誤 大気圧下のブタンの爆発範囲は1.8〜8.4vol%、一酸化炭素の爆発範囲は12.5〜74.0vol%である。

ロ 温度が15℃から60℃になると、液状のプロパンの体積はおよそ1.2倍になる。



ハ 常温、大気圧下において、プロパンは、空気中の混合割合が15vol%のとき燃焼する。

誤 常温、大気圧下のプロパンの爆発範囲は、2.1〜9.5vol%であるので、空気中の混合割合が15vol%では燃焼しない。

二 発火点とは、可燃性の物質と空気との混合物を徐々に加熱したときに、この混合物が自然にしかも一様に燃え始める最低の温度をいう。



問2
プロパン1molを完全燃焼させたときに発生する熱量を2219kjとすると、プロパン900gを完全燃焼させたときに発生する熱量はおよそいくらか。

@43Mj A45Mj B48Mj C50Mj D53Mj

A プロパン1molは44gである。従って、44g:2219j=900g:xkj
   xkj=900g÷44g×2219kj=45389kj≒45Mj

問3
イ 可燃性物質と空気の混合物を徐々に加熱したときに、この混合物が自然にしかも一様に燃え始める最低の温度を引火点という。

誤 発火点。

ロ 常温大気圧において、空気とプロパンとの混合気体は、そのプロパン濃度が3.0vol%の場合、着火源があると燃焼する。

正 プロパンの空気中の爆発範囲(常温・大気圧)は2.1〜9.5vol%であるので燃焼する。

ハ 空気とLPガスの燃焼における真発熱量は、総発熱量に水の凝縮熱を加えたものである。

誤 真発熱量=総発熱量−水の凝縮熱

二 爆発範囲は、通常、空気と可燃性ガスとの混合気体中の可燃性ガスの体積%で表す。



問4
標準状態(0℃、0.1013MPa)で、ブタン20molを完全燃焼させるために必要な理論空気量はおよそ何㎥になるか。ただし、空気を理想気体とし、空気中の酸素含有量を21vol%とする。

@3㎥ A7㎥ B11㎥ C14㎥ D16㎥

C ブタンの完全燃焼方程式は、C4H10+6×1/2・O2=4CO2+5H2O
ブタン1molを完全燃焼させるための酸素量は6.5mol必要である。
ブタン20molの完全燃焼に必要な理論酸素量は、20×6.5mol=130mol
酸素は空気中に21vol%含まれているので、ブタン20molの完全燃焼に必要な理論空気量は、130mol÷0.21≒619mol
アボガドロの法則により、気体1molは標準状態で22.4Lの体積を占めることから
619mol×22.4L/mol≒13886L≒14㎥

問5
プロパン50mol%、ブタン50mol%からなる混合ガス1molが完全燃焼するために必要な理論空気量はおよそ何molか。ただし、空気中の酸素含有量を21vol%とする。

@24.0mol A26.0mol B27.5mol C29.0mol D31.0mol

B27.5mol プロパン1molを完全燃焼させるためには、5molの酸素が必要。
        空気中の酸素含有量が21vol%であるから、5mol÷0.21≒24mol
        同様にブタンは6×1/2÷0.21≒31mol
        このことから、求める混合ガスの理論空気量は
        24mol×0.5+31mol×0.5=27.5mol

問6
イ LPガスが完全燃焼する場合、総発熱量は真発熱量よりも小さい。

誤 総発熱量=真発熱量+水の凝縮熱
LPガスが燃焼すると熱とともに気体状の水分(水蒸気)が生成する。これが凝縮液化するときに凝縮熱を放出する。この凝縮熱を含む発熱量を総発熱量といい、凝縮熱を含まない発熱量を真発熱量という。したがって、総発熱量は真発熱量より大きい。

ロ 常温大気圧の空気中でのプロパンの爆発上限界および爆発下限界は、それぞれメタンのそれらに比べて小さい。



ハ LPガスが不完全燃焼を起こすと、完全燃焼に比べて発熱量は大きくなる。

誤 燃焼の際の発熱量は、完全燃焼よりも不完全燃焼のほうが小さい。

ニ プロパンを完全燃焼させたときの総発熱量は、1kg当たりおよそ99Mjである。

誤 1kg(質量)当たりの熱量に換算すると、50Mj/kg
   1㎥(体積)当たりの熱量に換算すると、99Mj/㎥

問7
イ 密閉された容器内で、LPガスの液とガスが平衡状態にあるときの圧力を飽和蒸気圧という。



ロ プロパン1kgを完全燃焼させると、3kgの二酸化炭素が生じる。



ハ プロパンとブタン各1molを完全燃焼させるのに必要な理論空気量は、プロパンのほうが大きい。

誤 プロパンの理論空気量はそれの体積の約24倍であり、ブタンは約31倍である。したがって、プロパンのほうが小さい。

ニ プロパンとブタン各1molを完全燃焼させたときの発熱量は、プロパンのほうが大きい。

誤 プロパン2219kj、ブタン2878kjであり、プロパンのほうが小さい。

問8 プロパン7kg、ブタン3kgの混合ガスを完全燃焼させたときの発熱量はおよそ何Mjか、計算により求めよ。ただし、完全燃焼時の発熱量をプロパン2219kj/mol、ブタン2878kj/molとする。

@498Mj A502Mj B506Mj C510Mj D514Mj

A 物質量【mol】を求める。プロパン1molは44g、ブタン1molは58g
プロパンのmol数 7000g÷44g/mol≒159.1mol
ブタンのmol数 3000g÷58g/mol≒51.7mol
完全燃焼時の発熱量は、プロパン159.1mol×2219kj/mol≒353043kj
ブタン51.7mol×2878kj/mol≒148793kj
混合ガスの発熱量 353043kj+148793kj=501836kj≒502Mj



posted by きん師匠 at 11:14| Comment(0) | TrackBack(0) | 高圧ガス第二種販売主任