火炎温度
工業用混合ガスの理論（断熱）火炎温度と実用火炎温度を計算するインタラクティブツール。加熱炉の火炎アニメーション付き。
理論火炎温度、実用火炎温度、係数 K1・K2・K3
気体燃料が燃焼すると、放出されたエネルギーが燃焼生成物を加熱します。損失のない完全燃焼で生成物が到達する温度を理論（断熱）火炎温度といいます。実際には放射損失、不完全な混合、空間の形状により、実用火炎温度まで低下します。
理論火炎温度
断熱火炎温度とも呼ばれます。燃料の全エネルギー（低位発熱量）と燃料・空気の顕熱がすべて生成物の加熱に使われ、損失がまったくない場合に燃焼ガスが到達する温度です。
熱収支から求めます：放出エネルギー = CO₂、H₂O、N₂、過剰 O₂ を理論温度まで加熱するのに必要なエネルギー。
実用火炎温度
火炎で実際に観測される温度で、常に理論温度より低くなります。熱の一部が炉壁や被加熱材への放射、乱流、空気との不完全な混合によって失われるためです。
実用温度 = 理論温度 × K1 × K2 × K3 で計算し、各係数はそれぞれ異なる種類の高温効率の損失を表します。
K1, K2, K3
K1 はガスの低位発熱量で決まります。ガスが希薄なほど K1 は大きくなります（低位発熱量 < 1,000 で 0.78、> 2,250 kcal/Nm³ で 0.75、その間は直線補間）。
K2 は火炎が形成される空間（開放・半密閉・密閉）で決まります。K3 はバーナーの乱流度で決まります。
各ガスの基準組成と低位発熱量 編集可能な表：任意のガス組成を変更すると、下の計算ツールで火炎温度が再計算されます
各基準ガスの体積組成（%）。組成のセルはすべて編集できます。値を変えると新しいガス分析をシミュレーションできます。低位発熱量、密度、比熱、混合ガス列、理論・実用温度は入力のたびに更新されます。
小数点にはピリオドまたはカンマを使えます（例：63.62 または 63,62）。表に記載のない微量成分（天然ガス中の重質炭化水素など）のため、合計が 100% ちょうどにならない場合があります。各ガスの低位発熱量は純成分の標準値から計算し、元のガスの基準発熱量を再現するよう校正した小さな固定補正値を加えています。
計算方法
計算エンジンは単純な平均ではなく、成分ごとに燃焼の熱収支を計算します。
モデルの手順
- 1. 混合ガス組成：10 成分（CH₄、CO、H₂、CO₂、N₂、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂、O₂、C₃H₈）それぞれを、6 種の入力ガスの混合比率で加重平均します。
- 2. 各ガスの低位発熱量：純成分の標準低位発熱量（CH₄ ≈ 8,555、CO ≈ 3,018、H₂ = 2,575、C₂H₆ ≈ 15,280 kcal/Nm³ など）から計算し、ガスごとの小さな固定補正値を加えます。混合ガスの密度と比熱は入力ガスの加重平均です。
- 3. 理論空気量：成分ごとに計算します（CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O、CO + ½ O₂ → CO₂、H₂ + ½ O₂ → H₂O など）。酸化剤の O₂ 濃度（空気で 21%、酸素富化ではそれ以上）と空気過剰率を考慮します。
- 4. 燃焼生成物：各成分の化学量論から CO₂、H₂O、N₂、過剰 O₂ を求めます。
- 5. 熱収支：入熱（低位発熱量 + 予熱した燃料と空気の顕熱、基準 25 °C）を、温度依存の平均比熱を用いて生成物を理論温度まで加熱する熱量と等しくおきます。理論温度は数値反復で求めます。
- 6. 実用温度 = 理論温度 × K1 × K2 × K3（選択した係数を使用）。
元の計算表の基準例（高炉ガス 82% / 転炉ガス 5% / コークス炉ガス 5% / 天然ガス 8%、空気 450 °C、空気過剰 10%、K1 = 0.78）で検証済み：理論温度の計算値 ≈ 1,821 °C（基準 1,808 °C）、実用温度 ≈ 1,421 °C（基準 1,410 °C）、差は 1% 未満。
火炎温度計算ツール ガス配合と燃焼条件を調整すると、炉内の火炎がリアルタイムで変化します
混合ガス中の各ガスの比率 100%
燃焼条件
高温効率
K2 — 火炎空間
理論火炎温度
断熱
実用火炎温度
理論温度 × K1 × K2 × K3
混合ガスの低位発熱量
kcal/Nm³
混合ガス密度
kg/Nm³ · 0 °C / 1 atm
比重
空気基準
比熱
kcal/Nm³·°C
低位ウォッベ指数
kcal/Nm³
加熱炉の火炎アニメーション
火炎の色と長さは、計算された実用温度と空気過剰率に応じて変化します。
高温効率
- 実用温度 = 理論温度 × K1 × K2 × K3
- K1 は低位発熱量で決まります：< 1,000 kcal/Nm³ → K1 = 0.78、> 2,250 kcal/Nm³ → K1 = 0.75、その間は直線（自動で提案されますが、変更できます）。
- K2 は火炎空間で決まります：開放（加熱炉）K2 = 1、半密閉（燃焼室）K2 = 1.04、密閉（ラジアントチューブ）K2 = 1.09。
- K3 はバーナーで決まります：過度な乱流のない安定した火炎は K3 = 1、強い排ガス再循環を伴う非常に乱れた火炎は K3 = 0.95〜1。
まとめ
- 理論火炎温度は熱収支から求まります：ガスの低位発熱量 + 予熱した燃料と空気の顕熱 = 燃焼生成物の加熱に必要な熱量。
- 実用火炎温度は実際の損失を考慮するため、常に理論温度より低くなります：実用温度 = 理論温度 × K1 × K2 × K3。
- 燃焼用空気の予熱（レキュペレーター、リジェネレーター）は理論・実用温度をともに上げます。空気過剰率を増やすと生成物が希釈され、火炎温度は下がります。
- 酸化剤の酸素富化（21% 超）は加熱すべき不活性 N₂ を減らし、同じ燃料でも火炎温度を上げます。
- 希薄ガス（高炉ガスなど低発熱量のガス）は、空気を高温に予熱しない限り、富ガス（天然ガス、H₂）より火炎温度が低くなります。そのため高炉ガスを燃焼する炉では予熱が不可欠です。
- 第 2 節の表で各ガスの組成を編集すると、新しい分析値をシミュレーションでき、すべての結果が更新されます。