Rapport air-carburant stœchiométrique

Le rapport massique air-carburant stœchiométrique est la quantité exacte de kilogrammes d'air sec nécessaire pour brûler un kilogramme de carburant sans oxygène en trop ni carburant restant. Pour une unité de formule d'hydrocarbure CxHy, la combustion complète fixe la demande en oxygène à C plus H sur quatre moles de O2 par mole de carburant ; l'air sec fournit cet oxygène à environ vingt et un pour cent en volume, de sorte que les moles d'air se mettent à l'échelle par un sur zéro virgule vingt et un et se convertissent en masse avec la masse molaire moyenne de l'air. Diviser la masse d'air par la masse molaire du carburant donne l'AFR classique que les ingénieurs citent près de dix-sept pour le méthane et près de quinze pour les succédanés typiques d'essence. Les étudiants rencontrent la dérivation en cours de combustion et de thermo, les calibrateurs de moteurs l'utilisent comme ancre de lambda égal à un, et les modèles de procédé ont besoin d'une forme fermée sans cartes empiriques. Ce calculateur accepte des décomptes non négatifs d'atomes de carbone et d'hydrogène, applique des poids atomiques conventionnels fixes et des constantes d'air sec, rejette le cas indéfini lorsque les deux valent zéro, et renvoie le rapport massique air-carburant avec la demande en oxygène, les moles de produits, la formule du carburant et l'étiquette de méthode.

Comment les décomptes de carbone et d'hydrogène deviennent un AFR stœchiométrique

Parte d'un hydrocarbure pur écrit CxHy, où C est le décompte d'atomes de carbone et H celui d'hydrogène d'une unité de formule du carburant. La combustion complète dans l'oxygène suit CxHy plus n_O2 de O2 donne C de CO2 plus H sur deux de H2O, le bilan d'oxygène forçant n_O2 égal à C plus H sur quatre. Ce scalaire unique est la demande stœchiométrique en oxygène par mole de carburant.

Les moteurs et brûleurs réels ne nourrissent pas d'oxygène pur ; ils nourrissent de l'air sec à environ vingt et un pour cent d'O2 en volume, soit environ quatre virgule soixante-seize moles d'air pour chaque mole d'O2. Multiplier n_O2 par ce facteur d'air et par la masse molaire moyenne conventionnelle de l'air sec, typiquement vingt-huit virgule quatre-vingt-dix-sept grammes par mole, produit la masse d'air requise par mole de carburant.

La masse de carburant par mole est C fois la masse atomique du carbone plus H fois celle de l'hydrogène, avec les mêmes poids conventionnels fixes que les autres calculateurs de chimie KIT pour aligner les goldens de classe. Le rapport massique air-carburant stœchiométrique est alors masse d'air divisée par masse de carburant ; le rapport réciproque carburant-air et le rapport massique oxygène-carburant pur sont reportés à côté par commodité.

Lambda et le rapport d'équivalence valent un par définition à la stœchiométrie, car le calculateur vise une combustion complète sans excès d'air ni surplus riche en carburant. Les décomptes atomiques négatifs sont rejetés immédiatement car une formule chimique ne peut porter moins de zéro atome d'un élément. Les décomptes fractionnaires sont autorisés lorsque vous modélisez une unité de formule moyenne d'un mélange, par exemple un succédané d'essence près de C8H15, tant qu'au moins un élément apporte une masse positive.

Où les calculateurs d'AFR stœchiométrique interviennent dans le travail réel

Les cours de combustion du secondaire et de l'université assignent des exercices de rapport air-carburant stœchiométrique après l'équilibrage des réactions CxHy plus oxygène, demandant aux étudiants de convertir des décomptes atomiques en un rapport massique et de comparer le méthane près de dix-sept aux alcanes plus lourds près de quinze.

Les laboratoires automobile et aérospatial utilisent l'AFR stœchiométrique comme référence lambda égal à un lors du calibrage des sondes à oxygène, du réglage des cartes de ralenti ou de la vérification qu'une formule de carburant succédané produit une demande d'air plausible avant le banc. Les ingénieurs de procédé et d'énergie qui dimensionnent brûleurs, chaudières ou turbines à gaz partent souvent d'une formule de conception du carburant et ont besoin d'une masse d'air en forme fermée rapide avant d'introduire humidité, recirculation des gaz de combustion ou tables de mélange multi-composants.

Si vous avez ensuite besoin de stœchiométrie de rapports molaires entre réactifs arbitraires, d'analyse de combustion à partir des masses de produits CO2 et H2O, ou de conversion d'unités d'économie de carburant, traitez-les comme des intentions de recherche et des atterrissages séparés plutôt que de surcharger cette page de calculateur de rapport air-carburant stœchiométrique.