令和元年度（再試験） 問30 化学プロセス
プロパンを空気比 1.2 として二段燃焼で一次空気量 70% であるとき、一次空気量 \([\mathrm{m^{3}_N/m^{3}_N}]\) に最も近い値はどれか。反応は次の式による。
$$\mathrm{C_3H_8} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 3\mathrm{CO_2} + 4\mathrm{H_2O}$$ただし、空気中の酸素濃度、窒素濃度はそれぞれ 21.0 vol%、79.0 vol% とする。
①
15
②
20
③
25
④
30
⑤
35
正答
② 20
空気比とは、燃料を完全に燃焼させるために理論的に必要な空気量（理論空気量）と実際に燃焼用として送り込まれた空気量との比です。
標準状態であると仮定すると、気体 1 mol の体積は 22.4 L と物質に寄らず一定になります。よって分子量比と体積比の結果は同じとなります。
プロパン燃焼式より、プロパン 1 に対し 5 倍の酸素を使用します。空気中の酸素濃度が 21.0 vol% であることから、空気量は \(100/21\) であることが分かります。空気比 1.2 とするため更に 1.2 倍の空気を供給することとなります。
一次空気量が 70% であることから、プロパン 1 に対する供給空気量は \(100/21 \times 1.2 \times 0.7 \times 5 = 20\) 倍となります。