熱技術ニュース 解答 2020年3月号

例題:エネルギー管理士試験の問題にチャレンジ

次の文章の□の中に入る適切な単位を回答群から選び、その記号を答えよ。

3種類の気体燃料、水素(H2)、メタン(CH4)、プロパン(C3H8)の低発熱量を比較したとき、単位体積当たりの発熱量が最も大きいのは( 1 ) 、最も小さいのは( 2 )である。単位質量当たりの発熱量が最も大きいのは( 3 )であり、他の二種類はほぼ同程度である。

  • ア:H2
    イ:CH4
    ウ:C3H8

解答

 (1)ウ (2)ア (3)ア
単位体積当たりの発熱量は下記表のようになります。
物質名 化学式 発熱量 密度 発熱量
kJ/Nm3 kg/m3 kJ/kg
水素 H2 12.8 0.0899 142.38
メタン CH4 39.7 0.7167 55.39
プロパン C3H8 99.0 2.01 49.25
ブタン C4H10 128.4 2.76 46.52
空気 (主にN2) - 1.293 -

単位体積当たりで発熱量を比べると、

C3H8 > CH4 > H2

となります。

一方単位質量当たりの発熱量=高発熱量(MJ/Nm3) / 質量(kg / Nm3)で表され、それぞれを求めると

CH4=39.8(MJ / Nm3)/0.715(kg / Nm3)=55.4(MJ / kg)
C3H8=99.0(MJ / Nm3)/2.01(kg / Nm3)=49.3(MJ / kg)
H2=12.8(MJ / Nm3)/0.090(kg / Nm3)=142.4(MJ / kg)

となり、水素の発熱量が最も大きいことが分かります。