【超かんたん解説】大気特論 計算問題攻略マニュアル(液体燃料編)

大気特論 計算問題攻略マニュアル(液体燃料編)公害防止管理者
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フェルたん
フェルたん

大気特論の計算問題は、毎年必ず2問出題されています。

計算問題が苦手な人は本当に多いよね。

たまお
たまお

他が自信あれば捨てても良いと思うけど、必ず出ると分かっているのなら、むしろマスターしておくべき。

ということで、計算問題が苦手な人向けに「超かんたん解説」始めます!

公害防止管理者試験(大気関係)において鬼門となるのが、大気特論の計算問題!

そして毎年出題されているのが、燃焼計算です。計算問題は苦手という方も多いと思いますが、一度しっかり理解してしまえば、こんな楽なものはありません。むしろ得点源になります。

最初は全然理解できないかもしれません。私もそうでした。でも諦めずに毎日問題を解いて行くと、ある日ひらめいたかのようにスラスラ解けるようになります。この喜びは言葉に表せないですよね。試験勉強の醍醐味です。

本編では、液体燃料の燃焼計算について解説します。固体燃料も液体燃料と全く同じ考え方です。

気体燃料の燃焼計算はこちらで詳しく解説しています。

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液体燃料の燃焼計算は公式丸暗記でOK!

液体燃料の燃焼計算は公式丸暗記でOK!

液体燃料の燃焼計算は、気体燃料ほど論理的に考える必要はありません。公式丸暗記でOKです。ちなみに固体燃料も全く同じですので、固体燃料の問題が出た場合には、本編の公式で解くことが出来ます。

理論酸素量とは?

理論酸素量とは、燃焼に必要な酸素の量です。

O0 = 1.87c + 5.6h + 0.7s

燃料1kg中の炭素、水素、硫黄分をそれぞれ、c、h、s(kg)と表します。

理論空気量とは?

理論空気量とは、燃焼に必要な空気の量です。

空気中の酸素濃度は21%なので、理論酸素量O0を0.21で割った値が理論空気量(A0)となります。

理論空気量A0= O0 / 0.21 = (1.87c + 5.6h + 0.7s)/0.21

一般に燃料中の硫黄分の比率は小さいので0.7sは省いてOKです。

理論空気量(A0

A0= (1.87c + 5.6h)/0.21

所要空気量とは?

実際に燃料を完全燃焼させるには理論空気量よりも多くの空気が必要です。この実際に供給された空気量のことを所要空気量といいます。

所要空気量(A)

A = mA0

(m:空気比)

燃焼ガス量の計算

液体燃料の燃焼ガス量の公式は以下の通りです。

燃焼ガス量の公式

湿り燃焼ガス量:G = mA0 + 5.6h

乾き燃料ガス量:G’ = mA0 – 5.6h

まれに燃料に酸素を含む問題が出ます。この場合、hは(h-o/8) として計算します。

つまり、乾き燃焼ガス量の場合は、

G’ = mA0 – 5.6h = m{1.87c – 5.6(h-o/8)}/0.21 – 5.6(h-o/8)

となります。

燃焼ガス中の濃度

  • 乾き燃焼ガス(G’)中の二酸化炭素(CO2)濃度は、
    CO2 = 1.87c/G’
  • 乾き燃焼ガス(G’)中の二酸化硫黄(SO2)濃度は、
    SO2 = 0.7s/G’

答えを%で求められたら×100、ppmで求められたら×106 でOK

例題

では、実際に簡単な問題から解いてみましょう!

例題1

炭素87%、水素12%、硫黄1%の重油を、空気比1.2で完全燃焼させるために必要な空気量は?

理論空気量(A0)は、

A0= (1.87c + 5.6h)/0.21

c=0.87、h=0.12を代入すると(硫黄sは無視してOK)

A0= (1.87×0.87 + 5.6×0.12)/0.21=10.9

所要空気量(A)は、

A = mA0 = 1.2×11 = 13.1

答え:13.1 m3N /kg

例題2

炭素87%、水素12%、硫黄1%の重油を、空気比1.2で完全燃焼させるとき、乾き燃焼ガス中の二酸化炭素CO2濃度は?

理論空気量(A0)は、

A0= (1.87c + 5.6h)/0.21

c=0.87、h=0.12を代入すると(硫黄sは無視してOK)

A0= (1.87×0.87 + 5.6×0.12)/0.21=10.9

乾き燃料ガス量(G’)は、

G’ = mA0 – 5.6h =1.2×10.9-5.6×0.12=12.5

二酸化炭素(CO2)濃度は、

CO2 = 1.87c/G’ =1.87×0.87/12.5 = 0.13

答え:13 %

【超かんたん解説】大気特論 計算問題攻略マニュアル(液体燃料編)まとめ

【超かんたん解説】大気特論 計算問題攻略マニュアル(液体燃料編)まとめ

試験勉強お疲れ様です!

実際の出題は、混合燃料だったりするのでこんな単純ではありませんが、基礎を理解していないと解くことは出来ません。まずは基礎固めです。簡単な計算問題を解き進めて理解を深めてから過去問に挑みましょう。

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