ウォッベ指数

ウォッベ指数（WI）またはウォッベ数^{[ 1 ]}は、天然ガス、液化石油ガス（LPG）、都市ガスなどの燃料ガスの互換性を示す指標であり、ガス供給および輸送事業者の仕様書で頻繁に定義されています。

が高位発熱量、つまり高位発熱量であり、が比重 である場合、ウォッベ指数 は次のように定義されます。 ${\displaystyle V_{C}}$ ${\displaystyle G_{S}}$ ${\displaystyle I_{W}}$

${\displaystyle I_{W}={\frac {V_{C}}{\sqrt {G_{S}}}}。}$

${\displaystyle G_{S}={\frac {\rho _{STP}}{\rho _{air,STP}}}={\frac {M}{M_{air}}}}$

${\displaystyle \rho_{STP}}$ は標準状態における気体の密度であり、その定義は1982年に変更されました。公表されているウォッベデータは、0℃、15℃、15.56℃、20℃、または25℃を使用している可能性があります。EUのガス品質に関する指令では、 ISO 13443およびISO 6976に従い、15℃が使用されています。

${\displaystyle \rho _{air,STP}}$ は標準状態での空気の密度、は気体のモル質量、は空気のモル質量で約 28.96 kg/kmol です。 ${\displaystyle M}$ ${\displaystyle M_{air}}$

ウォッベ指数は、器具（暖炉、調理器具など）における異なる組成の燃料ガスの燃焼エネルギー出力を比較するために使用されます。2つの燃料のウォッベ指数が同一であれば、所定の圧力とバルブ設定においてエネルギー出力も同一になります。通常、消費者には感知されないため、最大5%の変動が許容されます。

ウォッベ指数は、プロパン・空気混合燃料などの代替天然ガス（SNG）燃料の使用を分析する際に、切り替えの影響を最小限に抑えるための重要な要素です。ウォッベ指数は、一部の改良バイオメタン製品にプロパンを添加することを要求しており、^{[ 2 ]}特にスウェーデンのように天然ガスの発熱量が高い地域では重要です。^{[ 3 ]}

ウォッベ指数は1920年代にイタリアの物理学者でエンジニアのゴッフレド・ウォッベによって考案されました。^{[ 4 ]}

一般的な燃料ガスのウォッベ指数

以下の Wobbe 数は 15 °C で計算されていないため、 ISO 13443に従って正しくないことに注意してください ( 「標準温度および圧力」を参照)。

燃料ガス[ 5 ]	上限指数kcal /Nm³	下限指数kcal/ Nm³	上限指数MJ /m³	下限指数MJ/m³
水素	11,528	9,715	48.23	40.65
メタン	12,735	11,452	53.28	47.91
エタン	16,298	14,931	68.19	62.47
エチレン	15,253	14,344	63.82	60.01
天然ガス	12,837	11,597	53.71	48.52
プロパン	19,376	17,817	81.07	74.54
プロピレン	18,413	17,180	77.04	71.88
n-ブタン	22,066	20,336	92.32	85.08
イソブタン	21,980	20,247	91.96	84.71
ブチレン-1	21,142	19,728	88.46	82.54
LPG	20,755	19,106	86.84	79.94
アセチレン	14,655	14,141	61.32	59.16
一酸化炭素	3,060	3,060	12.80	12.80

注: 1ジュール=2.3901 × 10 ⁻⁴  kcal。

使用法

ウォッベ指数はMJ / Nm³（「Nm³」は通常時のm³を示す）で表されますが、BTU / scfで表される場合もあります。天然ガス（モル質量17g/mol）の場合、典型的な発熱量は約39MJ/Nm³（1,050BTU/scf）、比重は約0.59であるため、典型的なウォッベ指数は51MJ/Nm³（1,367BTU/scf）となります。

燃料ガスには、ウォッベ指数に基づいて国際的に合意された3つの範囲、すなわち「ファミリー」があります。ファミリー1は製造ガス、ファミリー2は天然ガス（高濃度と低濃度のレンジを含む）、ファミリー3は液化石油ガス（LPG）をカバーします。燃焼装置は通常、特定のファミリーに属する燃料ガス（水素を豊富に含む都市ガス、天然ガス、またはLPG）を燃焼するように設計されます。

家族	ガスの種類	ウォッベ指数範囲（MJ/ Nm ^3）	ウォッベ数の範囲[ 1 ]
1	都市ガス/合成ガス	22.5～30.0	24.0～29.0
2リットル	自然	39.0～45.0
2時間		45.5 – 55.0	48.0 – 53.0
3	LPG	73.5～87.5	72.0 – 87.0

その他の炎の特性と組成の制限によって、置換ガスの許容性が決まる場合があります。たとえば、炎の速度、不完全燃焼による「黄色のティッピング」、硫黄含有量、酸素含有量などです。

制限事項

ウォッベ指数は有用であるにもかかわらず、単独では2種類以上のガス、あるいはそれらの混合物の互換性を示す良い指標とは言えません。燃焼システムの調整に使用されている燃料とは異なる燃料への代替を判断する際には、他の基準も考慮する必要があります。^{[ 6 ]}

参考文献

• 「ウォッベ指数と天然ガスの互換性」（PDF）。エマーソン・プロセス・マネジメント。2007年7月30日。2012年3月24日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2010年8月26日閲覧。

1. Treloar , RD (2005).ガス設備技術. ブラックウェル. p.  24. ISBN 978-1-4051-1880-4。
2. 「バイオガスマックス」(PDF) 。 2015年9月23日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2012年9月7日閲覧。
3. インゲマル・グンナルソン
4. 「American Gas Association」（PDF） 。 2021年12月29日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2022年3月1日閲覧。
5. ウォッベ指数と燃料ガス
6. フローレス＝オレゴ、ダニエル、Escola Politécnica da USP。「燃料ガスの互換性」。2012 年9 月 8 日に取得。