¿Cómo afecta el isomerismo al rendimiento del combustible? ¿Qué efecto tiene sobre la relación aire-combustible, la potencia y la temperatura de ignición?

Hay un poco de información sobre el tema en línea.

Isómero químico: Energy Education tiene una explicación del impacto de los isómeros en los combustibles de hidrocarburos, con un ingenioso pix que he deslizado a continuación.

Los hidrocarburos se pueden mezclar de varias maneras, y se distinguen no solo por la composición química, sino por cómo se conectan esos elementos.

El octano es un compuesto que tiene 18 métodos separados para conectar los 8 átomos de carbono y 18 átomos de hidrógeno, como Atomic Legos, donde se puede construir una columna vertebral de carbono simple y plana y conectar cada átomo de hidrógeno alrededor del exterior, de esta manera:

O uno puede Frankenstein múltiples “espinas” de carbono, y obtener lo siguiente.

Esto afecta cómo se queman, probablemente debido a la disponibilidad física de la interacción de oxígeno. El isómero monospino plano arde rápidamente. El isómero de Frankenspine se quema más lentamente.

La energía térmica producida por Fuel Butanol y sus isómeros tiene información sobre otro combustible, un alcohol llamado Butanol. El combustible de butanol, C4H9OH, “se ve” así:

Las pruebas mostraron que los isómeros tienen un calor efectivo diferente con diferente eficiencia. Aquí hay un gráfico de los resultados de la prueba:

No probaron el isobutanol, pero me siento cómodo asumiendo que también es completamente diferente.

Ahora, cómo un isómero específico se ve afectado por la relación combustible-aire, y cómo es diferente de otros isómeros de la misma composición, es un tema de estudio ya que los diferentes combustibles actúan de manera diferente, y comparar metanol con hexano es como comparar pescado con cocos.

Esto se engancha con la química de autoignición de los isómeros de hexano: un estudio de modelado cinético y experimental (Informe técnico), que probó cinco isómeros de hexano. Basta decir que no hay una respuesta simple a esta pregunta que no sea sí, los isómeros seleccionados para se verán afectados por la mezcla de combustible y aire, pero en cuanto a cómo, la investigación está disponible y voy a dejar ese ejercicio para el estudiante .

Los isómeros tienen la misma fórmula química (por ejemplo, C7H16) pero diferente estructura molecular. Dado que las energías atómicas entre enlaces son las mismas, pero las tasas de oxidación pueden ser diferentes para diferentes isómeros, esperaría que la temperatura de ignición, el pago cautivo y la relación aire-combustible sean ligeramente diferentes para la combustión de isómeros puros de cierto isómero de decir C7H16. Dado que la gasolina que bombeamos en nuestros automóviles no es un isómero puro, sino una mezcla arbitraria de isómeros de C7H16, más otros hidrocarburos de cadena más corta y más larga, diría que el efecto del isomerismo en el rendimiento del combustible no es significativo para el consumidor promedio. preocuparse por Además, el costo de producir un hidrocarburo isomérico puro, como C7H16, sería prohibitivo. Si desea un hidrocarburo isomérico puro como combustible, queme metano (CH4), etano (C2H6) o propano (C3H8). ¡Estos hidrocarburos de cadena corta tienen solo 1 isómero!

¿El isomerismo de qué? La pregunta formulada no tiene sentido. Si se pregunta si los diferentes isómeros de un hidrocarburo dado se comportarán de manera diferente como combustible en un motor de combustión interna, la respuesta es sí. Considere n-octano e iso-octano.