免费AFR计算器

空燃比（AFR）是任何燃烧过程中的基本参数，从内燃机到工业燃烧器均是如此。本AFR计算器用于确定给定质量燃料完全燃烧所需的空气质量，以空气质量与燃料质量之比表示。

理解空燃比（AFR）

AFR表示所需的空气（氧气）量，以实现化学计量燃烧——即所有燃料完全燃烧且没有过剩氧气。通常基于质量表示：

$$\text{AFR} = \frac{m_{\text{air}}}{m_{\text{fuel}}}$$

同样的概念可以用摩尔数来表示（$\overline{\text{AFR}}$），通过关联空气和燃料的摩尔数，并考虑它们各自的摩尔质量。

了解AFR对于设计高效燃烧器、调整发动机以及减少排放至关重要。化学计量空燃比随燃料成分而变化；过浓或过稀的混合物会导致不完全燃烧或能量浪费。

常见燃料的空燃比

不同燃料含有不同比例的碳和氢，导致对氧气的需求不同。下表列出了几种常见碳氢燃料的化学计量空燃比（质量比和摩尔比）及其摩尔质量。

燃料	化学式	AFR（质量比）	AFR（摩尔比）	摩尔质量（g/mol）
甲烷	CH4	17.19	9.52	16.04
乙烷	C2H6	16.95	16.66	30.07
丙烷	C3H8	15.64	23.80	44.09
丁烷	C4H10	15.42	30.94	58.12
戊烷	C5H12	15.29	38.08	72.15
辛烷	C8H18	15.09	59.50	114.23
柴油（近似）	C12H23	14.6	84.49	167.31
氢气	H2	34.21	2.38	2.02

例如，汽油（以辛烷为代表）每千克燃料约需要15.09千克空气，而柴油燃料每千克燃料约需要14.6千克空气。天然气（主要为甲烷）的空燃比为17.19:1。氢气因其高能量含量，单位质量所需的空气质量要高得多。

计算化学计量空燃比

理论（化学计量）空气是完全燃烧所需的最少空气量。对于分子式为$C_\alpha H_\beta$的通用碳氢燃料，使用理论空气的平衡燃烧反应为：

$$C_\alpha H_\beta + a\left(O_2 + 3.76 N_2\right) \rightarrow b CO_2 + c H_2O + d N_2$$

系数由碳和氢原子数决定：

• $b = \alpha$
• $c = \frac{\beta}{2}$
• $a = \alpha + \frac{\beta}{4}$
• $d = 3.76 \times a = 3.76 \left(\alpha + \frac{\beta}{4}\right)$

一旦这些系数已知，摩尔AFR（$\overline{\text{AFR}}$）就是空气摩尔数（a）与燃料摩尔数（1）的比值。然后，质量AFR通过将摩尔比乘以摩尔质量得到：

$$\text{AFR} = \overline{\text{AFR}} \times \frac{M_{\text{air}}}{M_{\text{fuel}}}$$

其中$M_{\text{air}} \approx 28.97\ \text{g/mol}$和$M_{\text{fuel}}$是燃料的摩尔质量。

此方法适用于任何具有已知分子式的燃料。如果不能立即得到分子式，可以先进行燃烧分析以确定元素组成。

如何使用AFR计算器

使用本工具非常直接：

1. 选择燃料，从提供的列表中选择（例如甲烷、辛烷、柴油或氢气）。计算器将立即显示该燃料的化学计量空燃比。
2. 如果你有特定数量的燃料或空气，输入已知的质量。计算器将计算另一种物质达到化学计量燃烧所需的质量。
3. 对于自定义燃料，选择"其他"并输入空气和燃料的质量；计算器将计算出所得的空燃比。

通过了解化学计量空燃比，你还可以推导出Lambda值（$\lambda$），即实际空燃比与化学计量空燃比的比值。Lambda在发动机调校中广泛使用，用于指示混合气是偏稀（λ > 1）还是偏浓（λ < 1）。以化学计量空燃比为基准，Lambda计算器可以快速评估混合气质量，以优化性能和排放控制。