クエリ: 微粉炭、石油、ガスといった種類がある、理科の実験などで用いられる燃焼装置は何?
文章: 湿式化学 湿式化学では、材料が意図しない物質によって汚染されたり干渉されたりしないように、ビーカーやメスシリンダーといった実験用ガラス器具を使用する。ガソリン、ブンゼンバーナー、るつぼを使用して、蒸発させ、乾燥物質を分離することも行われる。湿式化学では物質を自動分析するような最新の装置は使用されない。しかし、物質が変化する前後の重量を測定するための簡単な測定器具は用いられる。多くの高校および大学の研究室は、基本的な湿式化学の分析手法を学生に教えている。
文章: 石炭 石油は液体なので貯蔵・移送が便利な上、発熱量が大きく、煤煙が少ないので石炭に代わる燃料として使われるようになった。1910年まで世界の海軍の主要艦艇の燃料は石炭であったが、イギリスでは1914年に竣工した軽巡洋艦アリシューザ級と1915年竣工の戦艦クイーン・エリザベス級以後の艦は、燃料を重油に切り替えた。日本などの国々でも1920年代以後に建造された艦の燃料はほとんど全て石油に切り替わった。他の分野では石油への切り替えは少し遅れた。鉄道分野では当初動力車として蒸気機関車のみしかなかったが、1940年代にはアメリカで高出力ディーゼル機関車の本格運用が始まった。ドイツは第二次世界大戦中に、輸入が途絶した石油の代替として石炭液化技術を実用化した。これは高温(500°C以上)高圧(数十気圧以上)の条件下で石炭と水素を反応させて炭化水素を合成する方法であった。 文章: 焜炉 一般に焜炉は、熱源として電気を使うものと、燃料を使うものとに大別できる。電気を使うものには電気抵抗を利用するタイプ(電気抵抗)と電磁誘導を利用するタイプ(電磁誘導)とがあり、燃焼加熱によるものの燃料には(固体燃料)、(液体燃料)および(気体燃料)と各物質状態の燃料がある。 焜炉の種類により、それぞれ得手、不得手がある。 都市ガスやプロパンガス (LPG) の可燃性気体を燃料とする焜炉。安定した火力で調理する際に威力を発揮する。その一方で小型の物は常温下では安定した火力が簡単に得やすいことから、沸点が高くカートリッジの耐圧製が低くできるブタン(ガスライターの燃料)や混合ガスを充填したカートリッジを使用する。 文章: ポータブルストーブ Zip stoveは単三乾電池で動作する送風用の電動ファンを備えており、小枝や樹皮、松かさなどの小さな木質燃料を強力に燃焼させられ、その放熱量は小型のガソリンストーブの2倍以上の15000BTUにも達する強力なものであり、非常に燃焼速度が速く調理中にも頻繁な燃料補給が必要になる程である。非常に小型でありながら高性能でどのような状態の薪でも燃やせるため、Zip stoveは多くのバックパッカーから支持を集めた。このストーブを愛用した著名なバックパッカーは、75歳でアパラチアン・トレイルの1シーズン内完全踏破を達成したEd Garveyである。ロケットストーブとは、断熱された排気管(ヒートライザー)と燃焼管(バーントンネル)を持ち、薪をくべて使用する燃焼機器のことである。煙突効果によって、薪を高温に熱して二次燃焼まで行なうことで、高効率の熱源となる。 文章: 一液式ロケット 一液式ロケットまたはモノプロペラントロケット(英: Monopropellant rocket)とは、単一の化学物質を燃料に使用するロケットである。一液式ロケットは化学反応に依存し、反応によって推力を生み出す。推進剤を構成する化学物質の分子の化学結合が解き放たれることにより結合エネルギーに相当するエネルギーが解放され、高温のガスが噴出する事によりその反動で推進する。その特性上推進剤を構成する化学物質は化学的に不安定な物が多く、熱や光、金属等によって容易に分解し、その分解反応は連鎖的に波及する。 通常、燃料は触媒としてスポンジ状の銀や白金を内蔵した反応槽に入れられる。よく使われる燃料としてはヒドラジン(N2H4)がある。最も一般的な触媒としては、粒状のアルミナをイリジウム(一例としてS-405やKC 12 GA)でコーティングしたもの(例えば、Shell-405)がある。ヒドラジンを用いるエンジンには点火装置は不要である。Shell-405 は自発的触媒であり、ヒドラジンは接触しただけで分解し始める。反応は高熱を発し、1000°Cのガス(窒素と水素とアンモニアの混合物)を発生する。他の一液式推進剤としては濃度を90%以上にした過酸化水素があり、高温または触媒によって連鎖的に分解する。 亜酸化窒素と炭化水素を混合した常温で貯蔵可能な推進剤もある。ヒドラジン系推進剤とは異なり、腐食性が無く、毒性が低い。 一液式ロケットの多くは、エチレンプロピレンゴムで内張りされたチタンまたはアルミニウム製の球状の燃料タンクが付属する。燃料タンクはヘリウムで加圧されており、燃料は反応槽に押し出される。燃焼室(反応槽)と燃料タンクの間にはポペット弁があり、燃焼室内で分解される。一般に人工衛星には複数の一液式ロケットがあり、それぞれにポペット弁がある。 文章: すす 燃焼によって生じるすすは、燃料の熱分解過程で酸素が不足していたことを物語っており、燃焼ガス中で油滴や微粉炭中の残炭分が重合して未燃のまま排出される。すすの多くが炭素原子から構成されていることが判っており、他にも1 - 3 %程の水素を含み、また、燃料の純度が劣る場合には灰分を多く含む。 すすの生成機構の最初の分子レベルでの初期状態に関して、主に3つの説が存在する。 当初は電荷を帯びた巨大分子だったものが電気的に引き合うことで凝縮し、ごく微細な液体状や固体状となった粒子同士が衝突と合体を繰り返しながら、脱水素反応を起こして数nm-数十nm程度の固体の球状粒子に成長してゆく。球状粒子の状態で酸化されることもある。この球状粒子は電荷によって数珠繋ぎになり、やがてぶどうの房状に集まって数十nm-数百nm程度の大きさの凝集体を作り上げる。この凝集体は、互いの煙路や排気経路付近に堆積することでさらに大きな粒子の煤煙となる。 文章: 石油ストーブ かつては燃焼筒上部がドーム型の製品もあったが、現行モデルの燃焼筒は全て「筒型」に統一されている(燃焼筒のガラスが割れたり亀裂が入った場合、火災や不完全燃焼防止のため当該機種に適合する新品をサービスパーツとして取り寄せ交換する)。本体前面には燃焼筒でやけどをしないようガードが設けられており、(高圧放電点火の)上位機種は網目の細かい「メッシュガード」を採用している。灯油を気化させる「芯」は使用によって先端が炭化するため、シーズン中に1~2度と収納時に灯油を抜いた状態で点火して残存灯油とともに炭化部分を燃やし切る「空焼き」を行うようにと指示される事がある。しかし、この空焼き処理によっても芯は消耗するため、メーカーから補修部品として替え芯が販売されている(芯に水などの不純物が付着するとタールによって不完全燃焼するおそれがあるため、芯と灯油を新品に交換する)。 文章: 燃料ポンプ 液体燃料式のロケットエンジンでは、燃料と酸化剤という2種の液体を燃焼室内に供給する幾つかの方式がある。燃料の供給用に専用のガス発生装置を備えて燃料タンク内を直接加圧する「ガス加圧供給式」という形式では燃料ポンプを必要としないが、燃焼圧力を下げる必要があるため高出力エンジンは望めない。燃料の供給圧を高めてエンジンの高性能化するため、ターボポンプ式の燃料ポンプが用いられる。ターボポンプを使用する方式には3つある。1つは燃料と酸化剤の一部を液体燃料加圧系専用の燃焼室で燃焼させて、そのとき発生する高圧ガスによりターボポンプを駆動して2種の液体を燃焼室内へ圧送する「ガス発生サイクル」である。ターボポンプを駆動した燃焼ガスはロケット外に排出される。2つ目はノズル部を冷却した水素ガスの膨張を利用してターボポンプを駆動する「エキスパンダサイクル」である。ターボポンプを駆動した水素ガスは燃焼室に送られる。最も高い圧力が得られるのが3つ目の「2段燃焼サイクル」である。2段燃焼サイクルでは、ノズル部を冷却した水素ガスと液体酸素の一部を予備燃焼室内に送り込んで燃焼させ、そのとき発生する高圧ガスによりターボポンプを駆動するとともに予備燃焼した水素ガスリッチなガスを燃焼室内に送り、残りの液体酸素もこれに加えてすべての液体推進剤を推進力として利用するものである。 文章: 発熱材 化学反応を利用した発熱体で、目的に応じていくつかの方式がある。一般に普及している駅弁の自己加熱容器や、保存食品とともに防災用品として取り入れられているのがこの種類であり、規格化がなされて広く用いられている。生石灰と水のみで反応が進むため、使用後の消石灰は石灰肥料として再利用可能、と記載の製品もある。CaO (生石灰) + H2O (水) = Ca(OH)2 (消石灰) + 熱エネルギー。こちらは軍用レーション等に用いられることが多い。より高い温度の加熱に向く。株式会社協同のモーリアンヒートパックがこの方法を用いている。CaO (生石灰) +H2O (水) = Ca(OH)2 (消石灰) + 熱エネルギーAl (アルミニウム) + Ca(OH)2 (消石灰) = Ca(AlO2)2 (アルミン酸カルシウム) + 熱エネルギー + H2 (水素) 文章: アルゴノート炉 アルゴノート炉(あるごのーとろ)は、原子炉の一種で、大学での教育研究、運転訓練を目的として設計された小型の研究炉である。名前の由来はアルゴンヌ国立研究所で開発された(Algonne) 核(nuclear) 集合体(Assembly) 大学教育訓練(University Traing)である。 軽水を減速材として使い、黒鉛を反射体として使う炉であり、炉心の形としては黒鉛の反射体をはさんで、二つに分割された炉心を持つものと、中央と外周に黒鉛の反射体を持つ円環状の炉心を持つものと二種類ある。いずれも、内部の反射体の中心に中性子の照射を行う環境を持つ。 出力は1Wから300kWの物まである。 この型の炉は世界中に設置されているが日本では近畿大学原子力研究所(UTR-KINKI)に2分割炉心で出力1W(当初は0.1W)のものが設置されている。 文章: キップの装置 キップの装置(キップのそうち)は、実験室で少量の気体を発生させる際に使用する装置。19世紀に活躍したオランダの化学者ペトルス・キップ (Petrus Jacobus Kipp) によって発明された。 固体の化学物質と、液体の化学物質を反応させて、気体を発生させるときに用いられる。硫化鉄と硫酸から硫化水素が、炭酸カルシウムと塩酸から二酸化炭素が、適当な金属と酸から水素が、さらし粉と塩酸から塩素が、それぞれ得られる。ガスボンベを使用するよりも簡便に、必要な分だけ気体を発生させることができる。 文章: コンデンシングボイラー コンデンシングボイラーでは燃焼ガスの水蒸気を凝縮させる構造上どうしても凝縮したドレン水が発生するため、その排水が必要である。しかしながら排気ガス中には窒素酸化物や、特に石油式の場合は硫黄酸化物も含まれるため、これらが水に溶け込んでドレン水は酸性となる。そのためコンデンシングボイラーの設置に際しては、これを中和するための装置と排水配管の施工が必要になる。 集合住宅ではこの排水配管の敷設ができないためコンデンシングボイラーを設置できなかったが、一部の風呂給湯器では浴槽の排水後に中和した排出水を追い焚き配管に流すことで排出させる機能を持たせることで、排水が困難な箇所へも設置できるものが開発されている。 中和装置には炭酸カルシウム系天然石を主成分とした中和剤が用いられており、一般家庭用途では約15年程度の寿命の機種が多い。 文章: プラズマ支援燃焼 プラズマ支援燃焼(プラズマしえんねんしょう、英語: Plasma assisted combustion)は、プラズマを用いて燃焼を促進、安定化、希薄限界の拡大を行う手法のこと。熱平衡プラズマによるものと非平衡プラズマによるものとに大別される。 文章: 逆推力装置 一般的なジェット機では、搭載しているジェットエンジンの構造により2種類の方法がある。 ターボジェットエンジンや低バイパス比のターボファンエンジンでは、エンジン後方のノズルに蓋をするような装置(スラスト・リバーサー)があり、これで機体後方に噴射していた排気ガス全体を機体斜め前方に反射して制動する。これはクラムシェル方式、またはバケット方式、ターゲット方式と呼ばれる。効率は良いが、高温にさらされるのでそれに耐える材料を用いなくてはならない。 一方、近年の大型旅客機などに採用されている高バイパス比のターボファンエンジンでは、コアエンジンを覆っているバイパス空気流の噴射方向を斜め前方へ偏向し、エンジンコアを通過してきた燃焼ガスについてはそのまま機体後方に噴射し続ける。制動力となるのは前方に偏向されたバイパス流の推力の余弦成分のみである。つまり「逆噴射」とはいうものの、一部についてはそのまま前方への推進力として残っている。バイパス比4(バイパス空気流80%:燃焼ガス20%)、逆噴射時のバイパス空気流が進行方向に対して30度の角度で噴射されるエンジンを例に考えると、80%の推力にcos30 をかけた69.3%が制動力となり、燃焼ガスの推力と差し引きして推力の49.3%で制動を行っているということになる。実際にはバイパス流が偏向される際に圧力損失が発生するため、制動力はさらに小さくなる。多くのエンジンでは離陸推力に対して最大40-50%程度の制動力を発揮できる。こちらはカスケード方式、もしくはコールドストリーム方式と呼ばれる。高温にさらされないので、アルミニウム合金などでも耐えられ、軽量化が可能となる。 文章: マイクロリアクター マイクロリアクター (microreactor) は一辺あたり1mm以下の大きさの空間で化学反応を行う装置で、一般的なものはマイクロチャネルを使う。物理過程を行うためのマイクロ熱交換器などの装置とともに、マイクロプロセス工学の分野で研究される。通常はバッチ反応器(いわゆる普通のフラスコなど)でなく、フロー型反応装置である。 より大きなスケールで反応を行う他の装置と比べ、エネルギー効率、反応速度、収率、安全性、スケールアップ、装置の設置箇所や対応できる反応、条件の制御能に優れるとされる。 文章: 可燃性ガス 可燃性ガス(かねんせいガス、英:inflammable gas)とは、継続的に燃焼する性質のある気体のこと。可燃物の一種である。ほかの可燃物同様、通常環境において着火した場合に燃焼する。可燃性ガスの特徴として、広い空間に高い密度で存在する場合ガス爆発を伴う激しい燃焼を引き起こす原因となる。空気中において以下の性質のうちいずれか、または複数の性質を持つ。可燃性ガスは一部の例外はあるものの、単体では燃焼や爆発の危険はきわめて少ない。燃焼や爆発が引き起こされるには、酸素などといった助燃性ガスと一定割合で混合され、温度などの条件が満たされた時に燃焼爆発を起こす。可燃性と毒性を併せ持つガスもある、また燃焼後に毒ガスを発生させたり、化学変化するものもある。