Entonces entiendo que un carburador vaporiza el combustible y lo mezcla con la entrada de aire del motor. Pero mi pregunta es ¿cuál es la explicación de lo que hace que el combustible se vaporice después de que sale de la boquilla de combustible?
La vaporización está estrechamente relacionada con el concepto de volatilidad , que a su vez está directamente ligado a la presión de vapor de una sustancia.
La presión de vapor de una sustancia es una función de la temperatura, y es la presión a la que una habitación llena de líquido (o sólido) y algunas partes gaseosas de la sustancia están en equilibrio exacto. Aumente la presión y algo de gas querrá condensarse; disminuya la presión y algo de líquido querrá evaporarse. Para combustibles, esto es del orden de decenas de kPa (p. ej., la presión de vapor Reid de avgas, que es la presión de vapor a 37,8°C, es ~38kPa ).
Si asumimos que el aire es un gas ideal, podemos decir que el combustible líquido y el combustible gaseoso (evaporado) están en equilibrio cuando la presión parcial del combustible líquido es igual a la presión de vapor del combustible. Dado que la presión parcial de los constituyentes de un gas está directamente relacionada con las cantidades molares de un gas, podemos extraer fácilmente la relación aire-combustible. Dado que la presión parcial de oxígeno es de unos 21 kPa (que solo disminuirá si agrega combustible, suponiendo que esto suceda con una presión atmosférica constante), podemos ver fácilmente que si deja un tanque de aire y combustible (con un respiradero para mantenerlo a presión atmosférica) el tiempo suficiente para que el combustible alcance el equilibrio, de hecho tiene una mezcla muy rica.
Por lo tanto, limitamos la cantidad de combustible que ingresa al carburador a una cantidad cercana a la estequiométrica (exactamente suficiente combustible para la cantidad de oxígeno). Según el argumento anterior, todo este combustible eventualmente se evaporará ya que la presión de vapor es mucho más alta que la presión parcial eventual alcanzada por el combustible gaseoso. La única pregunta que queda ahora es qué tan rápido podemos evaporar todo este combustible. Esto solo ocurre en la superficie del combustible líquido, por lo que el truco aquí es maximizar esta superficie. Esto se hace rociando el combustible en pequeñas gotas, cada una de las cuales tiene un área de superficie grande en comparación con su volumen (recuerde, el área se escala con el tamaño al cuadrado, mientras que el volumen se escala con el tamaño al cubo; si reduce las gotas, el volumen se reducirá). disminuir más rápidamente que el área superficial). Por lo tanto, se evaporarán por completo antes de llegar a los cilindros reales.