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炭酸ガスの熱力学的性質

2011年5月 3日 17:30

 液化炭酸ガスを液体の状態から気体にするには、CO2 の温度に対する
蒸発潜熱、蒸気圧、密度、エンタルピなどを考慮し計算する必要があります。

例えば・・・

液温が -20℃ 、圧力 1.967 MPa abs(絶対圧力)で容器内に存在する
液化炭酸ガスを同じ温度、同じ圧力の気体にするためには、1kg 当たり
284.07 kJ の熱量を与える必要があります。1 kWh は 3,600 kJ ですから
もし、100kg を 1時間で気化させるためには

蒸発潜熱 284.07 x 100 kg ÷ 3,600 kJ / kWh = 7.89 kWh

の電力が必要です。

液化炭酸ガス用気化器で、-20℃ のガスを更に常温まで温度を上げるため
には、実際に約 10kW の容量が必要です。

液化炭酸ガスの熱力学的性質

温度   蒸気圧     密度 液体 / 気体        エンタルピ 液体 / 気体     蒸発潜熱
-50℃ 0.684MPa abs 1.1535kg/L / 18.1kg/m3 314.05kJ/kg / 651.05kJ/kg 337.29kJ/kg
-40℃ 1.005MPa abs 1.1150kg/L / 26.2kg/m3 333.23kJ/kg / 653.85kJ/kg 320.62kJ/kg
-30℃ 1.427MPa abs 1.0742kg/L / 37.0kg/m3 352.49kJ/kg / 655.49kJ/kg 303.00kJ/kg
-20℃ 1.967MPa abs 1.0299kg/L / 51.4kg/m3 372.33kJ/kg / 656.49kJ/kg 284.08kJ/kg
-10℃ 2.647MPa abs 0.9808kg/L / 70.5kg/m3 393.94kJ/kg / 655.65kJ/kg 261.71kJ/kg
0℃ 3.485MPa abs 0.9248kg/L / 96.3kg/m3 418.68kJ/kg / 653.69kJ/kg 235.01kJ/kg
+10℃ 4.506MPa abs 0.8580kg/L /133.0kg/m3 445.89kJ/kg / 647.24kJ/kg 201.35 kJ/kg
+20℃ 5.733MPa abs 0.7707kg/L /190.2kg/m3 477.30kJ/kg / 632.63kJ/kg 155.33kJ/kg
+30℃ 7.192MPa abs 0.5964kg/L / 334.4kg/m3 527.12kJ/kg / 590.13kJ/kg  63.01kJ/kg

上記の絶対圧力とは?
 真空を0 Pa (パスカル)として測った圧力で Pa のあとに「abs 」を付けます。一般的な
 圧力計の数値はゲージ圧力のことをいい、大気圧を 0 Pa として測り単位 Pa のあとに
 「G 」を付けます。絶対圧力は、ゲージ圧力 + 大気圧 0.1013MPa=1atm になります。

上記のエンタルピとは?
 エンタルピを含熱量ともいい、温度、圧力、気相or液相の状態によりその物質が含んでいる
 熱量を J ジュール で表します。0 ℃、3.485MPa abs の液体状態でのエンタルピ 418.68 kJ/kg
 を基準にしています。

上記の蒸発潜熱とは?
 その温度、圧力、から液体が気体に気化するときに必要な熱量のことをいいます。潜熱は
 物質の融解・蒸発に必要な熱量をいいます。物質の温度を変化させる熱を顕熱といいます。


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