¿Cuánta agua se produce en el escape del jet?

Si un avión tiene una eficiencia de combustión típica, ¿qué cantidad equivalente de agua líquida se creará por galón de combustible para aviones o queroseno? Una respuesta aceptable puede ser una relación en peso o volumen con respecto al combustible original sin quemar. Por ejemplo, una respuesta podría ser 1 parte en 50 por volumen o 1/4 oz por libra se convierte en agua.

Debe evitarse una respuesta en volumen de "vapor de agua" porque el volumen de gas cambia drásticamente con la altitud (presión) y la temperatura.

Si también puede mostrar una comparación para la gasolina, sería aún mejor.

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Aunque no estoy seguro de los antecedentes de su pregunta, ya que publicó una imagen de las estelas: tenga en cuenta que solo una pequeña porción del agua de la estela es agua resultante de la combustión del combustible. La mayor parte de su agua ya estaba presente en la atmósfera antes y los productos de escape (agua, hollín) solo actuaban como una semilla para formar gotas o cristales de hielo. Es decir, la elección de un combustible diferente tiene probablemente muy poco efecto con respecto a la formación de más o menos estelas.
Me refiero a que la cantidad de agua producida por la combustión del combustible probablemente no tenga mucho efecto. Mucho más importante es la producción de menos hollín: consulte este estudio conjunto del DLR y la NASA sobre la formación de estelas.
Tenga en cuenta que, por lo general, el agua será más pesada que el combustible quemado; recuerda, se quema en presencia de oxígeno atmosférico y también debes tener en cuenta esa masa.

Respuestas (3)

Los combustibles típicos consisten principalmente en carbono (C) e hidrógeno (H). La cantidad de agua que se producirá a partir de la combustión depende de la proporción de carbono a hidrógeno. Tomando un combustible general con una relación de átomos de hidrógeno a carbono (relación H/C) de r , la combustión parece

C H r + ( 1 + r 4 ) O 2 → C O 2 + r 2 H 2 O

Para los combustibles de gasolina, la relación H/C parece estar alrededor de 1,8 ; para los combustibles de queroseno, alrededor de 1,9 . Según estos datos, los combustibles de queroseno producen un poco más de agua que los combustibles de gasolina, en cantidades molares.

Podemos convertir esto en peso utilizando los pesos molares de carbono, hidrógeno y oxígeno, que son aproximadamente 12, 1 y 16 gramos por mol, respectivamente. Entonces podemos saber que tendremos

metro combustible = 12 + r metro agua = r 2 ⋅ ( 2 + dieciséis )

o, una relación de masa de agua a combustible de

metro agua metro combustible = 9 ⋅ r r + 12

Para la gasolina, esto sería alrededor de 1,17 kg de agua por kg de combustible. Para el queroseno, se trata de 1,23 kg de agua por kg de combustible.

Nota al margen: Encontré relaciones H/C muy diferentes para las gasolinas, que oscilan entre 1,3 y 2,1. No sé si esto se basa en variaciones reales (p. ej., el benceno tiene un H/C de 1, pero el hexano tiene 2,33, a pesar de tener la misma longitud de cadena de carbono de 6) o si mi búsqueda rápida en la literatura arrojó resultados falsos. El valor de los querosenos (y los combustibles diésel relacionados) parece ser bastante estable en torno a 1,9 o ligeramente superior.

+1 por citar artículos. En to composición: El combustible para aviones se especifica por sus propiedades, no por su composición molecular. Dependiendo de dónde se encuentre en el mundo, cómo se haya almacenado y de qué lote provenga, será diferente. Chevron publicó una revisión técnica sobre el combustible para aviones alrededor de 2005/2006 que brinda una buena descripción general de las propiedades utilizadas en la evaluación del combustible para aviones.
"queroseno" (al menos en inglés) describe más de una sustancia en particular. "gasolina", por otro lado, describe un propósito para el cual se pueden mezclar varias sustancias. Por lo tanto, las diferencias son de esperar. Por otro lado, ambas especificaciones son bastante vagas, por lo que los números sólidos parecen sospechosos de todos modos:)
@Agent_L, tenga en cuenta, sin embargo, que los combustibles para aviones y diesel son cortes mucho más amplios (es decir, contienen una gama más amplia de componentes) que la gasolina, porque estos motores son mucho menos exigentes con lo que queman.

Según Wikipedia , el queroseno consiste en moléculas que contienen 10..16 átomos de carbono. Suponiendo que las moléculas son principalmente alcanos con fórmula C norte H 2 norte + 2 :

C 10 H 22 : 10 * 12 g + 22 g = 142 g El alcano contiene 22 g H que se quema a 22 g + 11 * 16 g = 198 g H 2 O Relación agua/queroseno = 198/142 = aprox. 1.39

C dieciséis H 34 : 16 * 12 g + 34 g = 226 g El alcano contiene 34 g H que se quema a 34 g + 17 * 16 g = 306 g H 2 O Relación agua/queroseno = 306/226 = aprox. 1.35

Es decir, obtiene algo entre 1,35 gy 1,39 g de agua por 1 g de queroseno.

Comparación con la gasolina: la principal diferencia de la gasolina es que las cadenas de moléculas son más cortas (4-12 átomos de carbono). Es decir, la relación H/C será mayor, es decir, la gasolina producirá más agua por combustible que el queroseno.

Debe haber alrededor de un 10-25 % (máx.) de compuestos aromáticos en el combustible para aviones convencional para garantizar el hinchamiento del sello. Actualmente se agregan compuestos aromáticos a los combustibles sintéticos, pero esto puede cambiar en el futuro. Un documento sobre algunas propiedades/evaluación de combustibles: pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef101520v
Los aromas (que tienen una relación H/C más pequeña; aprox. 1) cambiarían la relación agua/combustible resultante a valores más pequeños.

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Hay ligeras variables que hacen que el cálculo sea un poco inexacto, pero esta ilustración muestra una proporción de 1:1,24 .

Me alegra ver que mi cálculo está respaldado por este gráfico con una precisión del 1%. Realmente deberías indicar la fuente donde lo encontraste. Una pequeña nota es que la producción de agua es en gran medida independiente de las condiciones de funcionamiento, ya que el único otro producto de reacción que contiene hidrógeno sería la contribución de CxHy, que es inferior al 1 % de los productos de combustión.
@Sanchises en realidad menos del 0,1% (10 kg serían el 1% de la tonelada inicial, e incluso menos de las 4,5 toneladas de producto de reacción).
@MartinBonner Sí, eso debería haber sido ‰.
Esta puede ser una pregunta tonta, pero si un motor moderno produce 1,24 t de agua por 1 t de queroseno consumido, ¿por qué los aeropuertos no tienen mucha más niebla? ¿El agua simplemente no se condensa lo suficientemente rápido al nivel del suelo?
@Jules, la mayor parte del combustible se quema a gran altura. Se utiliza muy poco combustible para rodar y parar. La tasa de consumo de combustible de despegue sería más alta que la de crucero, pero no demasiado. Una búsqueda rápida me dice que un 747 quema 1 galón por segundo en números redondos, así que considere que el despegue podría ser tanto como el doble (probablemente no) y está viendo una estimación de orden de magnitud de alrededor de 20 libras de agua por segundo. Luego considere qué tan rápido el avión se aleja relativamente de la pista de aterrizaje. Pensar en el volumen/masa/energía de la atmósfera a menudo es difícil de poner en perspectiva qué tan grande es realmente.
@Aaron bien explicado, ¡gracias!
Su respuesta podría ser mucho mejor si incluyera una fuente para la imagen.
Swiss Air usa una versión similar de la imagen: swiss.com/corporate/en/company/responsibility/… ... con algunos de los valores más pequeños invertidos.
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