発熱量

発熱量（はつねつりょう）は、一定の単位の燃料が完全燃焼するときに発生する熱量のこと。kcal/kgやkJ/kg、J/molのように、物質の単位あたりのエネルギーの単位で表される。一般にボンベ熱量計を用いて測定される。それぞれの燃料に固有の値を持ち、燃料の性能を表すもっとも重要な指標である。主に可燃性液体を扱うときに使われ、単位発熱量あたりで値段が比較されることが多い。

発熱量の種類

高発熱量

高発熱量（高位発熱量）もしくは総発熱量は、燃焼後の生成物を燃焼前の温度に戻し、生成した水蒸気がすべて凝縮した場合の発熱量である^[1]。燃焼で生成された水が液体で存在するような一般的な温度で燃焼反応のエンタルピー変化を想定しているため、総発熱量は燃焼熱に等しい値となる。熱量計で測定される熱量は高発熱量である。

低発熱量

低発熱量（低位発熱量）もしくは真発熱量は、燃料中の水素から生成する水および本来含まれている水分の蒸発熱を高発熱量から差し引いたものである。すなわち、生成した H₂O はすべて水蒸気として計算されるため、水を蒸発させるのに必要な蒸発潜熱は含まれない。燃焼ガス温度の計算には通常、低発熱量が用いられる^[1]。

高発熱量H_h と低発熱量H_l の関係は以下で示される^[1]。

気体燃料の場合

${\displaystyle H_{l}=H_{h}-H_{\mathrm {w} }\left(h_{2}+2ch_{4}+2c_{2}h_{4}+{\frac {y}{2}}c_{x}h_{y}\right)}$

ここで

• H_w ：水蒸気 1 m³_N の蒸発潜熱、2.0 MJ/m³_N
• h₂ , ch₄ , c₂h₄ , c_xh_y ：それぞれ気体燃料中の水素、メタン、エチレン、炭化水素の組成

を示す。

液体および固体燃料の場合

${\displaystyle H_{l}=H_{h}-H'_{\mathrm {w} }(9h+w)}$

ここで

• H'_w ：水 1 kg の蒸発潜熱、2.5 MJ/kg
• h , w ：それぞれ燃料中の水素および水分の組成

を示す。

さまざまな燃料の熱量

よく使われる燃料の高発熱量と低発熱量^[2]

燃料	高発熱量 （MJ/kg）	高発熱量 （BTU/lb）	高発熱量 （kJ/mol）	低発熱量 (MJ/kg)
水素	141.80	61,000	286	121.00
メタン	55.50	23,900	889	50.00
エタン	51.90	22,400	1,560	47.80
プロパン	50.35	21,700	2,220	46.35
ブタン	49.50	20,900	2,877	45.75
ペンタン				45.35
ガソリン	47.30	20,400		44.4
パラフィン	46.00	19,900		41.50
ケロシン≒灯油	46.20	19,862		43.00
軽油	44.80	19,300		43.4
石炭 (無煙炭)	27.00	14,000
石炭 (亜炭)	15.00	8,000
木（MAF）	21.70	9,400
湿った泥炭	6.00	2,500
乾いた泥炭	15.00	6,500

あまり使われない燃料の高発熱量^[2]

燃料	MJ/kg	BTU/lb	kJ/mol
メタノール	22.7	9,800	725.7
エタノール	29.7	12,800	1,367.6
1-プロパノール	33.6	14,500	2,020.0
2-プロパノール	33.4		2,006.9
アセチレン	49.9	21,500	1,300.0
ベンゼン	41.8	18,000	3,270.0
アンモニア	22.5	9,690	382.0
ヒドラジン	19.4	8,370	622.0
ヘキサメチレンテトラミン	30.0	12,900	4,200.0
炭	32.8	14,100	393.5

よく使われる燃料の高発熱量

燃料	kJ/g	kcal/g	BTU/lb
水素	141.9	33.9	61,000
ガソリン	47.0	11.3	20,000
軽油	45.0	10.7	19,300
エタノール	29.7	7.1	12,000
プロパン	49.9	11.9	21,000
ブタン	49.2	11.8	21,200
木	15.0	3.6	6,000
石炭 (亜炭)	15.0	4.4	8,000
石炭 (無煙炭)	27.0	7.8	14,000
天然ガス	54.0	13.0	23,000

なお炭、一酸化炭素、硫黄などは燃焼時水を生成しないため高発熱量と低発熱量の値は等しい。

天然ガスの高発熱量

国際エネルギー機関は2011年に天然ガスの高発熱量を公表した^[3]が、各国の計測値が分散している。

• オランダ: 33,339 kJ/m³
• サウジアラビア: 38,000 kJ/m³
• アメリカ: 38,192 kJ/m³
• ロシア: 38,230 kJ/m³
• カナダ: 38,430 kJ/m³
• 中国: 38,931 kJ/m³
• イラン: 39,356 kJ/m³
• ノルウェー: 39,650 kJ/m³
• インドネシア: 40,600 kJ/m³
• カタール: 41,400 kJ/m³

国際エネルギー機関は2005年にも同じデータを公表した^[4]。2011年のデータに含まれず2005年のデータに含まれる国のデータを以下に記する。

• パキスタン: 34,900 kJ/m³
• バングラデシュ: 36,000 kJ/m³
• ウズベキスタン: 37,889 kJ/m³
• カナダ: 38,200 kJ/m³
• イギリス: 39,710 kJ/m³
• アルジェリア: 42,000 kJ/m³

なお天然ガスの低発熱量は高発熱量の90%程度である。

脚注

1. 環境保全対策研究会 編『二訂・大気汚染対策の基礎知識』（3版）社団法人産業環境管理協会、2005年、65-66頁。ISBN 4-914953-69-2。
2. NIST Chemistry WebBook
3. Key World Energy Statistics (2011), page 60
4. Key World Energy Statistics (2005), page 59

外部リンク

• 『発熱量』 - コトバンク