Usando O2 puro para combustão de motores a jato [duplicata]

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Além da minha pergunta anterior , estou preocupado principalmente com a queima do combustível.

  • Por que o processo de combustão não está usando todo o oxigênio no ar? É porque outros gases estão no caminho e não está no lugar certo para ajudar a reação?

  • Os engenheiros estão limitando a quantidade de combustível no processo porque sabem que parte do oxigênio não estará disponível para combustão devido à sua proximidade (falta dela) ao combustível?

  • Quanto combustível permanece sem combustão em um moderno motor a jato? Eu pensei que um pós-queimador foi feito para usar o combustível que de alguma forma passou por todo o processo sem combustão?

  • O uso do O2 puro não permitiria uma queima completa de combustível? Eu entendo que o peso adicional pode não valer a pena, já que precisamos pesar o valor da queima completa contra outras preocupações não monetárias (como a poluição).

Por fim, presumo que a temperatura de 2000-2500 graus C mencionada ( nesta resposta ) no último post é realmente queimar oxigênio. Embora eu saiba que o Oxigênio não é inflamável, tenho certeza que tudo queima em algum momento. Eu não quero realmente queimar o oxigênio.

    
por Jon Rausch 08.12.2014 / 15:36

1 resposta

A compressão na parte dianteira de um motor a jato aquece o ar e a combustão aumenta sua temperatura novamente. Para conseguir uma operação eficiente, esse aquecimento deve ser restrito. Se o ar estiver aquecido acima de aprox. 2.000 K , adicionando mais energia resultará na dissociação do gás com menos aumento de calor. Como o empuxo é produzido pela expansão do ar através do aquecimento, o aumento das temperaturas de combustão acima de 2.000 K resultará em um aumento menor de empuxo para a quantidade de combustível consumida. Os motores mais avançados ( F-119 e EJ-200 ) têm temperaturas de entrada da turbina de 1800 K, e os motores civis operam alguns 100 K abaixo disso. O número de 2000 - 2500 ° C (2300 - 2800 K) obtido de uma resposta anterior é alto demais.

O oxigênio começa a dissociar-se já entre 2.000 e 4.000 K, dependendo da pressão, enquanto o nitrogênio se dissociará principalmente acima de 8.000 K. A figura acima de 2.000 K é um limite suave, mas essa temperatura também é um desafio para os materiais da combustão câmara e a turbina, e técnicas como resfriamento do filme são obrigatórias. Como você pode ver, usar oxigênio puro aumentaria muito a perda de eficiência devido à dissociação, uma vez que a tecnologia permite operar a turbina a temperaturas superiores a 1800 K. Seria melhor para motores a jato se o ar tivesse um menor teor de oxigênio.

Para fazer o melhor uso do combustível, muito mais ar do que seria necessário para a combustão estequiométrica é usado em um moderno turbojato ou turbofan. A ideia é aquecer o gás tanto quanto tecnicamente e economicamente possível.

O excesso de oxigênio cria problemas, principalmente aumentando a quantidade de óxidos nitrosos que um motor a jato produz. No entanto, ajuda a conseguir uma combustão praticamente completa, mesmo que algumas das reações não ocorram no combustor, mas em fases posteriores. A combustão nunca é totalmente completa, e os componentes remanescentes não-queimados são proporcionais a uma função exponencial inversa ao longo do tempo.

    
08.12.2014 / 16:24

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