How mycket vatten produceras i jetuttag?

18

Om en jet har en typisk förbränningseffektivitet, kommer vilken likvärdig mängd flytande vatten att skapas per gallon jet- eller petroleumbränsle. Ett acceptabelt svar kan vara ett förhållande i vikt eller volym till det ursprungliga oförbrända bränslet. Till exempel kan ett svar vara 1 del i 50 volym eller 1 / 4oz per pund omvandlas till vatten.

Ett svar i volymen "vattenånga" bör undvikas eftersom gasvolymen förändras dramatiskt med höjd (tryck) och temperatur.

Om du också kan visa en jämförelse för bensin, skulle det vara ännu bättre.

    
uppsättning jwzumwalt 05.07.2018 11:33

3 svar

16

Typiska bränslen består huvudsakligen av kol (C) och väte (H). Mängden vatten som kommer att produceras från förbränning beror på förhållandet mellan kol och väte. Med ett bränsle med förhållandet mellan väte och kolatom (H / C-förhållande) $ r $ ser förbränningen ut som

$$ CH_r + \ vänster (1+ \ frac {r} {4} \ höger) O_2 \ rightarrow CO_2 + \ frac {r} {2} H_2O $$

För bensinbränsle verkar H / C-förhållandet vara runt 1.8 ; för petroleumbränslen, runt 1.9 . Baserat på dessa uppgifter ger petroleumbränslen lite mer vatten än bensinbränslen, i molära mängder.

Vi kan konvertera detta till vikt genom att använda molära vikter av kol, väte och syre, som är ungefär 12, 1 och 16 gram per mol. Vi kan då ta reda på att vi kommer att ha

$$ m_ \ textrm {bränsle} = 12 + r \\ m_ \ textrm {vatten} = \ frac {r} {2} \ cdot (2 + 16) $$

eller ett mass-förhållande mellan vatten och bränsle

$$ \ frac {m_ \ textrm {vatten}} {m_ \ textrm {fuel}} = \ frac {9 \ cdot r} {r + 12} $$

För bensin skulle detta vara ca 1,17 kg vatten per kg bränsle. För fotogen är den ungefär 1,23 kg vatten per kg bränsle.

Sidanotat: Jag hittade väldigt olika H / C-förhållanden för bensin, som sträcker sig från 1,3 till 2,1. Jag vet inte om detta beror på faktiska variationer (t ex bensen har en H / C på 1 men hexan 2,33, trots att ha samma kolkedjelängd på 6) eller om min snabblitteratursökning gav falska resultat. Värdet för kerosenes (och relaterade dieselbränslen) verkar vara ganska stadigt runt eller något över 1,9.

    
svaret ges 05.07.2018 13:50
18

Enligt Wikipedia Kerosin består av molekyler som innehåller 10..16 C-atomer. Antag att molekylerna huvudsakligen är Alkaner med formel $ C_nH_ {2n + 2} $:

$ C_ {10} H_ {22} $: 10 * 12g + 22g = 142g Alkan innehåller 22g H som brinner till 22g + 11 * 16g = 198g $ H_2O $ Förhållande vatten / kerosin = 198/142 = ca. 1,39

$ C_ {16} H_ {34} $: 16 * 12g + 34g = 226g Alkan innehåller 34g H som brinner till 34g + 17 * 16g = 306g $ H_2O $ Förhållande vatten / kerosin = 306/226 = ca. 1,35

dvs. du får något mellan 1,35 g och 1,39 g vatten per 1 g kerosin.

Jämförelse med bensin: Huvudsakliga skillnaden i bensin är att molekylkedjorna är kortare (4-12 C-atomer). Dvs. H / C-förhållandet blir högre, dvs bensin ger mer vatten per bränsle än kisel.

    
svaret ges 05.07.2018 12:08
4

Det finns små variabler som gör beräkningen lite oförändrad, men den här illustrationen visar ett förhållande 1: 1.24 .

    
svaret ges 05.07.2018 14:23