空気

【空気】空気の比熱、温度を上げるのに必要な熱量は?

ガスや電気、蒸気などの熱源を使って、空気を温めるエアヒーターなどではユーティリティの消費量がわからず、エネルギー消費量が把握できない場合があります。

今回は、空気の比熱から熱容量を計算し、消費エネルギーを計算する方法を考えてみたいと思います。

空気の比熱とは?

空気の比熱は「空気の温度を1℃上昇させるのに必要なエネルギー」で温度や圧力によって変わってきます。ここでは、簡単のため大気圧下での空気の比熱を見てみます。

温度
[℃]

密度
[kg/m3]

比熱Cp
[kJ/kg℃]

01.2511.005
201.1661.006
401.0911.008
601.0261.009
800.9681.01
1000.9161.012
1200.8691.014

各種物質の性質: 気体の性質

空気の密度や比熱は温度によって変わってきます。気体の比熱には定圧比熱と定容比熱の二つがありますが、ここでは圧力一定のため定圧比熱Cpの値を載せています。

空気の温度が上昇すると、比体積が大きくなるので密度も小さくなっていくことは感覚的にも理解できるかと思います。

【熱力学】定圧比熱と定積比熱、気体の比熱が2種類あるのはなぜ?

気体の比熱には、圧力一定で加熱を行った時の「定圧比熱(Cp)」と容積一定の状態で加熱を行った時の「定 ...

続きを見る

空気の温度を上げるのに必要な熱量は?

実際に上の値を用いて、エアヒーターで空気の温度を上げるのに必要な熱量を計算してみたいと思います。

100m3/minのブロワー(送風機)とヒーターをで空気の温度を20℃から80℃まで上昇させるのに必要な熱量は?

まず、20℃の空気100m3/minを質量に換算します。20℃での空気の密度は1.166kg/m3なので

$$100×1.166=116.6kg/min$$

1時間あたりに直すと

$$116.6×60min=6996kg/h$$

よって20℃から80℃まで上昇させるのに必要な熱量は入口と出口の熱容量の差で表すことができます。

$$必要熱量=mcp(80℃)×80-mcp(20℃)×20$$
$$6996×1.01×80-6996×1.006×20=424517kJ/h$$

このように必要な熱量は概算で424517kJだとわかります。

あとはこれを蒸気であれば潜熱、燃料であれば低位発熱量などで割れば必要なユーティリティの量を算出することができます。

まとめ

空気の温度を上昇させるのに必要な熱量は、空気の比熱と密度がわかれば計算することができ、空気以外の気体も同様のことが言えます。

実際に現場で熱量を計算する場合では、このような方法で問題なくカバーできるのではないかと思います。







公式スポンサー

生産工程の見える化なら

【Proceedクラウド】

・現場の写真が整理出来ていない
・外注先の状況が分からない
・技能伝承を効率的に行いたい

そんな悩みを全て解消できます!


詳しくはこちら

  • この記事を書いた人

エコおじい

プラントエンジニアです。工業技術をどこよりも分かりやすく解説するをテーマに2017年からブログ、Youtubeで情報発信をしています。工業系エンジニアの副業に関してnoteも書いています。是非、Twitterのフォローお願いします。



技術系資格取得を目指す方必見!おすすめ通信講座

最短で資格を取得するためには、いかに効率よく学習するかが重要です。モチベーションを維持しながら最短で資格取得を目指すなら通信講座を利用するのもおすすめです。

超シンプルで分かりやすいSAT『エネルギー管理士熱分野』

現場技術系専門の通信講座です。イラストを多用したシンプルで分かりやすいテキストと動画がセットになっています。

価格もお手頃で、特に熱力学などを学んだことのない初学者におすすめの通信講座です。

エネルギー管理士以外にも電験や衛生管理者など25の資格の通信講座を展開しています。

最短で電験取得を目指すならSAT『第三種電気主任技術者講座』

イメージしにくい交流回路についても多様なイラストと解説動画で詳しく解説してくれます。独学ではなかなか勉強が進まないという方に特におすすめの講座です。電気について詳しく学べるので実務で電気を使うという方には最適な教材です。※無料サンプルあります!

技術系資格の最高峰SAT『技術士合格講座』

論文添削やZOOMマンツーマン指導が付いており、面接対策もWeb上で行うことが出来ます。また、テキストは毎年改定されているので常に最新の教材で勉強することが出来ます。

おすすめ記事

1

近年、人手不足や国際競争力維持のためにクラウドやAI技術などのIT技術を製造業などのレガシー産業に導 ...

2

エンジニアとして働くなら専門分野に関する日々の勉強は必須です。 ただ、通常の業務が忙しく勉強の時間が ...

3

プラント業界で働いている自分が転職するとしたらどんな転職先があるのか気になることはないでしょうか。 ...

-空気
-,

© 2022 エネ管.com Powered by AFFINGER5