酸素濃度計における空気比と熱効率の関係について

空気比とは、燃料を完全に燃焼させるために理論的に必要な空気量(理論空気量)と実際に燃焼用として送り込まれた空気量との比をいいます。
空気比mは、次式によって算出されます。

空気比m 算出方程式

このように、空気比は排ガス中の酸素濃度を測定することで求めることができます。

空気比と熱効率の関係

図1.空気比と熱効率の関係

図に空気比と熱効率の関係を示します。
燃焼制御において、燃焼用空気が少ない場合(空気比が小さい領域)、燃料は不完全燃焼となり、黒煙が発生します。これによりエネルギー損失が起こり、公害の問題も発生します。
一方、燃焼用空気を過剰に供給した場合(空気比が大きい領域)、燃焼に関係ない空気が過熱されて煙突から放出され、熱損失を起こします。また、大気汚染や温暖化の原因となるNOxおよびSO2の発生も増加します。
このように、最適燃焼のための空気比の領域はある狭い範囲にあります。最適燃焼のための適切な空気比は燃料によって異なりますが、理想的には1.02~1.10とされています。しかし、一般には黒煙の発生を避けるため、少し過剰側で燃焼させています。

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