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: バーナー 気体燃料バーナーは、液体燃料用と比較して機構が単純である。都市ガス・液化石油ガス(LPG)・製鉄所副生ガスなどが使用される。また、高温を得る目的でアセチレンと酸素を用いたものがある。拡散燃焼バーナーは、燃料の拡散作用による燃焼を行う。予混合燃焼バーナーは、あらかじめ混合装置で燃料と酸化剤を最適な比率で混ぜ合わせ、火口で燃焼させるものである。液体燃料バーナーには液体を噴霧化あるいは気化させるための装置が必要である。気化装置としては燃焼炎の熱で燃料を気化させるものが一般的である。液体燃料として重油・軽油・灯油・ガソリンなどが利用される。固体燃料を細かく粉砕したものを使用する。粉砕した燃料は粉塵爆発の危険がある。粉砕した燃料を直ちにバーナーに送り燃焼させるものである。粉砕した燃料を一旦貯蔵した後に必要量をバーナーに送り燃焼させるものである。
文章: パイロテクニクス パイロテクニクスは、燃焼を制御する技術。ほぼ花火と同義のものとみなされるが、正確には工業分野や軍事用途をも含む広義なものとして定められる。安全マッチ、酸素含有ろうそく、発炎筒、可爆ボルトやファスナー、自動車等のエアバッグなどから、爆弾やミサイルの推進力もこの技術によりコントロールされている。 一般に、どのような効果を狙うかによって、爆発・閃光・煙または炎など用途別に分類される。基本的に当技術用の機器は、各種の危険物、燃料、酸化剤等の原料を封入し、爆発や閃光に耐える材質の容器に収められている。これは通常「火工品」と呼ばれる。 エンジンなどの内燃機関とは異なり、火工品は予め内部に封入した燃料成分だけをエネルギーとし、稼動しながら外部から継続的に補充することが出来ない。したがって、一回使用した火工品はユニット単位で交換する必要がある。その代わり、機構全体を小型化・軽量化できる利点がある。 文章: 石油ストーブ また再点火は消火後5分以上経過し、本体および芯が十分冷えてから行う(消火直後に再点火すると芯へ爆発的に着火して臭いや煤が出る場合があり、従来型フィラメント式点火ヒーター採用機種では点火ヒーターが断線することがある)。部品交換時は必ず「各メーカー純正部品」を用いるよう指示されており、メーカー純正以外の部品を用いたり(取扱説明書に記載された箇所以外を)素人改造すると不完全燃焼や一酸化炭素中毒の危険がある(摩耗した芯の交換は専門店への依頼を推奨=かつては芯交換方法がストーブ本体説明書に詳しく書かれていたが、現行モデルは各機種に適合したメーカー純正別売り替え芯に付属の説明書にのみ芯交換方法を記載。耐震自動消火装置の感震部を分解したり潤滑油で拭くと、装置誤作動や動作不良による火災のおそれあり)。 文章: 石油ストーブ 油を気化させて発生した気化ガスを燃焼させ、その燃焼熱(エネルギー)を利用して加熱し、暖をとる装置である。器具の構造によって異なるが、上部にやかんや鍋を載せて湯を沸かしたり、鍋物などを煮炊きが可能な製品もある。 「石油...」と一般に呼ばれるが、石油(原油)を直接燃料にするわけではない。厳密には「灯油ストーブ」と呼ばれるべきではあるが、灯油は石油からしか分離・製造できないため、「灯油=石油」とみなされて、この呼称が一般化している。 全てのストーブは必ず「水平な場所で使用する」よう指示されており、段差・傾斜・凹凸のある床面に置くと耐震自動消火装置が誤作動したり、灯油漏れなどによる火災事故のおそれがある(かつては全てのストーブに「水平器」が設けられていたが、現行モデルでは廃止)。移動・持ち運びは(万一転倒しストーブ本体が倒れた場合の火災・やけど・灯油漏れを防ぐため)必ず手動消火し本体が十分冷えてから行う。 文章: 石炭火力発電所 石炭火力発電所は、石炭や褐炭を燃料として発電する火力発電所である。世界中に約8,500の石炭火力発電所があり、合計で2,000ギガワットを超える容量がある。これらは世界の電力の約3分の1を発電しているが、主に大気汚染により、多くの病気や早期死亡を引き起こしている。 石炭火力発電所は、化石燃料を用いる汽力発電の一種である。通常、石炭は微粉炭に加工され、微粉炭焚きボイラーで燃焼させる。その熱で水を蒸気に変換し、それを使用して蒸気タービンで動力を発生させ、発電機を回転させる。したがって、石炭に蓄えられた化学エネルギーは、熱エネルギー、機械エネルギー、最後に電気エネルギーへと順番に変換される。 石炭火力発電所は、毎年10ギガトン以上の二酸化炭素を排出しており、世界の温室効果ガス排出量の約5分の1に相当する。世界の石炭火力発電所の半分以上が中国で稼働している。ヨーロッパとアメリカでの廃止が進むにつれて、2020年には石炭火力発電所の総数が減少し始めた。しかし、まだアジアでは建設が行われており、ほぼすべては中国で建設されている。石炭産業によって引き起こされる人々の健康と環境への影響のコストが発電コストに盛り込まれていないため、利益を上げ続けている発電所もあるが、新しい発電所が座礁資産になるリスクがある。国連事務総長は、OECD諸国は2030年までに、その他の国々は2040年までに石炭火力発電の段階的廃止をすべきであると述べている。 文章: Power-to-gas 水素社会などと持て囃される通り水素が代表的だが、それ以外にもメタン、合成ガス(CO、H2混合ガス)、LPG、アンモニアなどいろいろなガスが考えられる。アンモニアなどは水素より沸点が低く低コストで液化・貯蔵・輸送できるが有毒な他、メタンの場合既存のガスインフラの利用が可能だが合成のためどこからか大量の二酸化炭素を入手しなければならないなどガスによって長短がある。またこれらのガスから現場で水素へ改質して燃料電池の燃料に利用することも考えられる。 文章: 空気砲 (科学教材) 空気砲(くうきほう)とは、比較的狭い開口部から急激に空気が押し出されるときにドーナツ状の渦輪ができるが、これを人為的に発生させて観察するための装置である。日本では、米村でんじろうが都立高校の教師時代に簡易にできる手法を開発し、学校の授業や科学館のサイエンスショーで理科実験の材料の一つとして扱い、この名前が広まった。身近にある材料で比較的簡単につくることができ、また応用実験を幅広く試すことがるため、学校の自由研究テーマとして扱われることも多い。一方で、空気砲で簡単につくることができる渦輪は、ソリトンの一種で流体力学の研究対象にもなる奥行きを持つものである。 文章: 懐炉 広告では「火を用ひざれば火災の患ひなく夜中に消え又は蒲團の損じると更に無し」「熱度は御好み次第百五十度位迄は御随意なり」「一度入れば四ヶ月熱す」などと謳っていた。定価は並一円、中一円二十銭、上一円四十銭、特製一円七十銭、送料いずれも三十銭。『滑稽新聞』155号(1908年1月20日号)によれば、本製品を取り寄せたという記事がある。製法は「鐵粉に何かを混ぜそれに水分を加へて温氣を發せしめるもの」で、使い捨てカイロそのものだが、記者によれば「幾分の熱度は放散するがそれも直に冷却して再び用を作さない、しかも一種の悪臭を放つなど、衛生上にもよからぬもので、經濟上一圓五十錢ばかり損をした」という。その原理が酸化による発熱反応の典型であることから、中学校の理科の実験で学生が製作することがある。 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: 燃焼 燃焼(ねんしょう)とは、燃料(可燃物)と支燃物(典型例は空気中の酸素分子)とが激しく化学反応する酸化還元反応である。光や熱の発生を伴う。 燃焼に必要な支燃物は、空気中の燃焼であれば主に酸素分子がその役割を果たすが、適切な酸化剤と還元剤の組み合わせ(火薬類など)が存在する場合は、酸素分子の供給が無くても燃焼は起こる。 燃焼反応の開始には、熱エネルギーによる高温発生も必要とする。 燃料の酸化反応は通常は発熱反応として進行し、反応開始後は必要な熱エネルギーを継続的に得ることができる状態となる。 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。 人工衛星や宇宙探査機の姿勢制御ロケットエンジン(スラスタ)は非常に小さく(直径3センチ以下)、4方向を向いた噴射口をまとめたクラスターとして実装されることが多い。 制御コンピュータ、及び有人宇宙船の場合は操縦席のスイッチ等から、制御装置に指示が送られると、制御装置がソレノイドの電流を制御して、ポペット弁が開きロケット噴射が行われる。一般に噴射は短い(数ミリ秒)。もし空気中で作動した場合金属製の容器に小石をぶつけた様な音がする。長時間の作動では甲高い噴出音がする。 一液式ロケットは他の推進技術に比較して、効率的とは言えないが、単純で信頼性が高いという利点がある。惑星探査機等、高い推力が必要な場合や、高い比推力が必要な場合は、他の推進技術を使う。 DARPAでALASAという一液式ロケットを使用した空中発射式打ち上げシステムが開発中だったが、推進剤の燃焼に問題があり、中止された。 文章: 粉体分離器 1939年にオランダの国営炭鉱で濃縮器として実用化され、その後1946年に米国へ渡り、日本には1950年に炭鉱へ紹介され、現在に至っている。その利用は鉱業界だけでなく化学工業のほか、工作機械産業にまで及んでいる。 文章: 水性ガス 気体燃料は天然ガス、石炭系ガス、石油系ガス(オイルガス)に大別される。高温固体燃料に水蒸気を作用させて得られる水性ガス(water gas)は石炭系ガスの一種である。 木炭や石炭のように炭素を多く含む原料を高温で加熱して水蒸気と反応することで水素と一酸化炭素で構成される可燃性ガスを発生する。薪を高温で加熱した場合には薪中の水分が水蒸気化して反応して水素と一酸化炭素が生成される。薪や木炭のみを燃焼するよりも多くのエネルギーを得られるため、江戸時代の日本では囲炉裏などに火吹き達磨と呼ばれる道具を用いて、燃焼効率を高めていた。また、さまざまな未利用資源の資源化が期待される。 文章: マイクロリアクター 使用法は通常のガラス容器を用いる反応の場合とは多少異なる。実験化学者などが反応の設計を行う際に有用であるとされている。マイクロリアクターの伝熱係数は低くとも1MWmK、高ければ500MWmK程度である。これに対し、1Lのガラス製フラスコはおよそ10kWmKである。つまり、マイクロリアクターは通常の反応容器と比べ熱を効率よく逃がすことができるため、ニトロ化などの危険な反応を、高温でもより安全に行うことができるとされる。また、温度の高い箇所が部分的に発生するホットスポット現象や、反応系が長時間高温にさらされるのを防ぐことができる。ゆえに反応速度に影響を与える温度分布の偏りを避けられるようになり、反応速度論の研究に有利であるとされている。反応系の加熱や冷却も、-100°C程度までならば素早く行うことができる。 文章: 石炭ガス 石炭ガス(せきたんガス、Coal Gas)は、石炭の高温乾留によって製造される石炭系ガスの一種。 文章: 炉 このほか「炉」の名をもつ器具がある。 加熱するための熱源(燃料)としては、ガス、木炭、木薪、石炭・コークス、電熱などが用いられる。なお、日本語では、核反応によって熱を発生する装置も「炉」と表現する(原子炉)。 排出ガスや火の粉を放出するための煙突や排気筒の有無により、鋳物工場や焼入工場などで利用されている煙突等のない開放炉と、煙突等を設置した煙突炉がある。