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第三種電気主任技術者の過去問 平成29年度(2017年) 電力 問38

問題

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定格出力600MW、定格出力時の発電端熱効率42%の汽力発電所がある。重油の発熱量は44000kJ/kgで、潜熱の影響は無視できるものとして、次の問に答えよ。
ただし、重油の化学成分は質量比で炭素85%、水素15%、水素の原子量を1、炭素の原子量を12、酸素の原子量を16、空気の酸素濃度を21%とし、重油の燃焼反応は次のとおりである。
C + O2 → CO2
2H2 + O2 → 2H2O

この設問は、(前問)の続きの設問となります。

そのとき使用する燃料を完全燃焼させるために必要な理論空気量※の値[m3]として、最も近いものを次の( 1 )~( 5 )のうちから一つ選べ。
ただし、1molの気体標準状態の体積は22.4Lとする。
※理論空気量:燃料を完全に燃焼するために必要な最小限の空気量(標準状態における体積)
   1 .
6.8 × 106
   2 .
9.2 × 106
   3 .
32.4 × 106
   4 .
43.6 × 106
   5 .
87.2 × 106
( 第三種 電気主任技術者試験 平成29年度(2017年) 電力 問38 )
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この過去問の解説 (2件)

2

炭素C、水素Hのmol数を計算します。

<前問>の解答である重油の消費量2805[t]を用いて計算します。

C=2805×0.85×10^6/12≒199×10^6

H2=2805×0.15×10^6/2≒210×10^6

完全燃焼させるために必要な酸素のモル数は

199×10^6+(210×10^6/2)=304×10^6

問題文より、1molの体積は22.4Lとするので酸素の体積は

304×10^6×22.4/1000≒6.81×10^6

問題文より、空気中の酸素は21%なので空気量は

6.81×10^6×100/21≒32.4×10^6

以上により、選択肢【3】が正解となります。

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0

電力 h29 問15(b)

全問から燃料の消費量は2805[t]です。

炭素の量

2805×0.85≒2384(t)

2384×10^3(kg)

水素の量

2805×0.15≒421(t)

421×10^3(kg)

理想気体の体積比

1mol:22.4L

1kmol:22.4㎥

反応式が意味する事は以下の通りです。

C + O2 → CO2

炭素:酸素=12g:1mol

炭素:酸素=12kg:1kmol

炭素:酸素=12kg:22.4㎥

2H2 + O2 → 2H2O

水素:酸素=4g:1mol

水素:酸素=4kg:1kmol

水素:酸素=4kg:22.4㎥

反応する酸素の体積をxと置きます。

炭素2384×10^3(kg)に対して

2384×10^3(kg):x=12kg:22.4㎥

x≒4450×10^3(㎥)

水素421×10^3(kg)に対して

421×10^3:x=4kg:22.4㎥

x≒2358×10^3(㎥)

酸素量の和を取ります。

(4450+2358)×10^3=6808×10^3

=6.808×10^6

酸素は空気の21%を占めるので0.21で割ります。

6.808/0.21×10^6≒32.42×10^6

選択肢3. 32.4 × 106

正答です。

まとめ

化学反応式や単位が雑然として難しいと思います。

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