汽、柴油燃燒理論空燃比

汽、柴油燃燒理論空燃比一、燃燒方程式燃料燃燒是個化學(xué)反應(yīng)過程，各種反應(yīng)物的比例及耗量，可以從化學(xué)反應(yīng)方程式，根據(jù)物質(zhì)不滅定律推出。從基礎(chǔ)有機化學(xué)可知，烴類燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式通式為：CxHy+(x+y/4)O2=xCO2+y/2H2O（1）其中：y=2*x+21、汽油對于汽油（主要是辛烷C8H18）來說就是下面的化學(xué)反應(yīng)方程式：2C8H18+25O2‐‐‐‐‐>16CO2+18H2O（2）從這些方程式，根據(jù)物質(zhì)不滅定律，可以核算汽油燃燒所需的氧氣（O2）質(zhì)量量），然后根據(jù)氧氣在空氣中的含量，來推出燃燒所需空氣質(zhì)量（重量）。從而可以得出理論完全燃燒的空燃比，這個才是空燃比的理論來源。為了對比分析，分別列出其他烴類燃料燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式，如：天然氣（CH4）、石油液化氣（C4H10）、柴油（C15H32）。2、天然氣CH4+2O2‐‐‐‐‐>CO2+2H2O（3）3、石油液化氣2C4H10+13O2‐‐‐‐‐>8CO2+10H2O（4）4、柴油C15H32+23O2‐‐‐‐‐>15CO2+16H2O（5）二、空氣中氧含量化學(xué)反應(yīng)方程式中的物質(zhì)含量核算需要按質(zhì)量核算，而我們通常已知的是空氣中氧氣的體積百分比，我們需要把體積百分比轉(zhuǎn)換為質(zhì)量百分比?？諝獍大w積的組成是，約21%的氧氣，78%的氮氣和1%的其他氣體。為了計算方便，把其他氣體并入氮氣來核算。這樣，可按21%的氧氣，79%的氮氣來計算空氣需求量。從氮氣N2的分子量為28，氧氣O2的分子量32，且每克分子的氣體（32克氧氣或者28克氮氣）在常壓下體積為22.4升。下面我們以1升體積的常壓下的空氣來核算氧氣的質(zhì)量百分比：1升空氣中氧氣的重量為：（0.21×1/22.4）×32=0.3克；1升空氣中氮氣的重量為：（0.79×1/22.4）×28=0.9875克；那么氧氣在空氣中的質(zhì)量百分比Ob為：Ob=0.3/（0.3+0.9875）×100=23.3%，即是按質(zhì)量（或者通常概念的重量）計算，空氣中氧氣的質(zhì)量含量百分比。三、空燃比計算（質(zhì)量比）1、汽油空燃比從其化學(xué)反應(yīng)方程式（2）式左邊的化合物平衡，有：2克分子汽油，從碳（C）的分子量12.01；氫（H）的分子量1；其質(zhì)量為：2C8H18→2*(12.01*8+18)=228.16克，25克分子O2氧氣，氧O的分子量16；其質(zhì)量為：25O2→25*(16*2)=800克即，228.16克的汽油完全燃燒，需要800克氧氣。按氧氣需求量換算出，對應(yīng)的空氣需要量為：800/0.233=3433.5克。理論上，汽油完全燃燒需要的空燃比為：3433.5/228.16=15.052、柴油空燃比（1）化學(xué)方程式計算從其化學(xué)反應(yīng)方程式（5）式左邊的化合物平衡，有：1克分子柴油，從碳（C）的分子量12.01；氫（H）的分子量1；其質(zhì)量為：C15H32→(12.01*15+32)=212.15克，23克分子O2氧氣，氧O的分子量16；其質(zhì)量為：23O2→23*(16*2)=736克即，212.15克的柴油完全燃燒，需要736克氧氣。按氧氣需求量換算，空氣需要量為：736/0.233=3158.8克。理論上，柴油完全燃燒需要的空燃比為：3158.8/212.15=14.89（2）柴油成分計算柴油是碳?xì)浠衔锶剂希渲刑技s占86%，氫約占13%，氧約占1%。

C+O2=CO2，ΔH=-393.5kj/mol;2H2+O2=2H2O，ΔH=-483.6kJkj/mol

由此可以算出1kg柴油完全燃燒時產(chǎn)生的熱量為：1000g×86%×393.5KJ/12g=28200KJ，1000g×13%×483.6KJ/（2×1×2）g=15700KJ,合計28200+15700=43900KJ,該值就是通常說的燃料的低熱值?？諝庵醒醯暮空?1%，那么1kg柴油機完全燃燒需要的千摩爾(kmol)空氣量為:=10021×C12+H4-O32=10021×1000×86%12+1000×13%4四、標(biāo)立空氣質(zhì)量空氣的質(zhì)量受到氣壓、溫度的影響。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，計算空氣質(zhì)量只需知道其平均式量就可以了?？諝庵?8%為氮氣，21%為氧氣，因此平均式量近似于（28*78%+32*21%）/（21%+78%）=28.85g/mol。如果剩余1%全記為主要物質(zhì)CO2的話，那么其式量為29g/mol。故常見空氣的近似相對質(zhì)量為29g/mol，那么1立方米標(biāo)準(zhǔn)情況下的氣體質(zhì)量為：29/22.4=1.295g。（PV=nRT)

C（s）+O2（g）===CO2（g）ΔH=-393.5kj/mol在標(biāo)準(zhǔn)狀況