Страница 1 из 2
Страница 3 из 116
Почему на баллоне с пропаном может образоваться конденсат
Независимо от температуры окружающей среды на баллонах, которые заполнены сжиженным горючим газом — пропаном, могут образовываться ледяные натёки. Это может происходить даже при достаточно высоких внешних температурах воздуха.
Как известно, температура замерзания самого «замерзающего» газа бутана равняется -130°С, пропан замерзает при -180°С. Казалось бы, любой газ должен «работать» при температурах до -70°С, однако в стандартном режиме эксплуатации газовых горелок этого не происходит.
Проблема работы газовых горелок при низких температурах заключается в температуре кипения газов, так как горят пары газа, газ в жидком виде гореть не может. Температура кипения бутана составляет около 0°С, изобутана около -12°С, пропана около -40°С. Именно эти параметры определяют температурный диапазон работы газовых горелок.
При стандартном режиме эксплуатации и температуре — 5°С бутан находится в баллоне полностью в жидком виде и в работе горелки не участвует. Аналогичным образом при температуре — 15°С ведет себя изобутан. То есть, в том случае, если резьбовой баллон стоит вертикально (или цанговый баллон лежит на «правильном» боку), при температуре воздуха ниже — 12°С и выше -40°С испаряется (и соответственно поступает в горелку) только пропан, другие газы (бутан и изобутан) в горении не участвуют и остаются в баллоне в жидком виде. Другими словами, при температуре ниже -12°С через несколько часов (в зависимости от процентного соотношения пропана) работы горелки пропан полностью вырабатывается, после чего работа горелки прекращается, хотя в баллоне остается «полно» бутана и изобутана (в результате чего на маршруте возникает проблема транспортировки полупустых баллонов).
Существует несколько способов решения проблемы работы газовых горелок при низких температурах (ниже — 20°С). В частности, баллон с газом можно опустить в воду (если снег удалось растопить с помощью другого нагревательного устройства) или подогреть с помощью свечи, сухого спирта, бензиновой каталитической грелки либо другого устройства. Непрерывная тряска баллона также способна оказывать «магическое» воздействие на работу горелки.
После запуска горелки баллон с газом можно положить на крышку котла или подогревать с помощью теплообменника (полоски металла, передающей тепло пламени на корпус баллона).
Существует еще несколько способов обеспечения работы газовых горелок при низких температурах, которые в совокупности расширяют температурный диапазон работы данных устройств до уровня «Оймякона».
Способ 1. Тепловой «колпак» и тепловая «юбка» (которые применяются вместо ветрозащиты).
Если систему «горелка + котелок (на горелке) + баллон (на котелке)» поместить в тепловой «колпак» (то есть накрыть «куском» стеклоткани или полиэтилена, создав условия для притока свежего воздуха и выхода отработанных газов), и нагреть образовавшееся небольшое пространство до слабо положительной температуры с помощью свечи или таблетки сухого спирта, горелку можно «запустить» при любой температуре воздуха во внешней среде.
Ресурсы свечей при обогреве палаток объемом порядка 3 куб.м. демонстрирует следующее типичное для зимних рыбаков сообщение в социальных сетях. «При -20 на улице использую в палатке две свечи. Руки не мерзнут, лунка не замерзает. При -30 надо три свечи».
При нагреве воздуха в тепловом «колпаке» с помощью свечи надо соблюдать определенные правила. В частности, теплопродукция свечи должна соответствовать объему нагреваемого воздуха (то есть, свечи-таблетки при серьезном минусе не подойдут в силу небольшого диаметра фитилей). Теплопотери должны быть существенно меньше теплопродукции. То есть, если материал стеклоткани тонкий или разреженный, «колпак» необходимо дополнительно укрыть полиэтиленом. «Колпак» необходимо накрывать полиэтиленом также при сильном ветре (либо надо строить высокую ветрозащитную стенку). Вход в «колпак» должен располагаться с подветренной стороны.
В начале «разгона» системы вентиляционные «окна» желательно уменьшить, ориентируясь на пламя свечи, которая сразу гаснет, если ей не хватает кислорода.
После выхода горелки на рабочий режим свечу надо убрать, так как положительная температура в пространстве под «колпаком» будет в дальнейшем поддерживаться за счет работы горелки. Кроме того, свечу надо убрать из теплового «колпака» потому, что после прогревания воздуха в тепловом «колпаке» до +40С свеча начинает деформироваться и оплывать.
Тепловая «юбка» функционирует аналогичным способом, она менее эффективна, но более функциональна, чем «колпак». Тепловая «юбка» — это «кусок» стеклоткани, который неплотно оборачивается вокруг котла в его верхней части и скрепляется с помощью булавки (или иным способом), после чего подвешивается на ручках котла с помощью булавок (или иным способом). В отличие от «колпака», преимущества «юбки» заключаются в том, что крышку котла можно легко открывать – закрывать.
Заметим, что в горелке при резко отрицательных температурах возможно образование ледяных «шариков» на основе конденсата, которые способны «закупорить» топливопровод. В том случае, если горелка на морозе, несмотря на нагревание газового баллона, отказывается работать или работает неравномерно (рывками), целесообразно продуть (отдельно) шланг и горелку. Если воздух через горелку не идет, надо просушить топливопровод, сняв жиклер.
Способ 2. Использование сжиженного газа как жидкого топлива (что достигается переворотом газового баллона «вниз головой» — или «вверх ногами») в сочетании с размещением баллона по высоте выше уровня горелки (по принципу «чем выше, тем лучше»).
Летняя газовая смесь при использовании данной технологии достаточно уверенно работает в диапазоне температур до -25С без подогревания баллона.
Идея использования сжиженного газа как жидкого топлива не нова. В частности, принцип «перевернутого баллона» уже несколько лет используется в некоторых модификациях джетбойлов и газовых горелок с парогенератором, но в них баллон находится ниже уровня горелки или на её уровне, и поэтому данные устройства не работают при температурах ниже — 20/-25С. Важным свойством технологии «перевернутого баллона» является пропорциональный расход газа, то есть все фракции газа (бутан, изобутан, пропан) расходуются одновременно и пропорционально.
Когда баллон находится на уровне горелки, поступление сжиженного (жидкого) газа в горелку обеспечивается за счет давления паров газа в баллоне. Поэтому при низких температурах (когда давление паров газа в баллоне значительно снижается) вышеназванные устройства не работают, если баллон на старте не подогревается за счет внешнего источника тепла.
Предлагаемая технология основана на том, что сжиженный газ находиться в баллоне (в основном) в жидком виде и подчиняется законам движения жидкости. При этом важно, что сжиженный газ, в отличие от бензина, при температурах ниже -40С сохраняет достаточно высокую текучесть. В бензине при таких температурах при отсутствии специальных присадок начинает образовываться лед. Так, например, температура замерзания бензина Калоша (Галоша), близка к -40С, так как в нем нет специальных антиобледенительных присадок.
Баллон надо расположить на крышке котла или подвесить на что либо (на дугу палатки или штатив фотоаппарата в палатке, на ледоруб или треккинговые / лыжные палки вне палатки), по принципу «чем выше, тем лучше».
При этом складывается следующая ситуация. Соответственно закону сообщающихся сосудов под влиянием гидростатических сил жидкий газ при открытых вентилях перетекает из выше расположенного баллона в расположенную ниже горелку, точнее в парогенератор (при низких температурах это довольно длительный процесс), и далее уже пары газа поступают в жиклер.
Заметим, что когда газовая горелка начинает работать в штатном режиме, газ из баллона (помимо движущей силы в виде гидростатического давления), начинает «подсасывать» горелка. В дальнейшем нагревается баллон, который находится на крышке котла, и на жидкий газ начинают «давить» пары газа.
По мере прогревания баллона проявляется характерная особенность данной технологии: сложность регулировки пламени – горелка всё время «стремится» работать на максимальной мощности (в турбо режиме). С целью решения этой проблемы баллон после прогревания прямо на крышке котла необходимо перевернуть в положение «вверх головой». Либо работающую систему «горелка + баллон» можно осторожно перенести в палатку, где, после прогревания воздуха в палатке, можно перевернуть баллон в положение «верх головой».
В качестве подставки для резьбового газового баллона можно использовать пустую консервную банку без «крышки» объемом около 1 л, вырезав в стенке банки «окно» для шланга.
Фото 1.
Фото 2.
В этой же банке горелку можно хранить при транспортировке.
Фото 3.
Оптимальным вариантом является расположение баллона при «разогреве» системы на крышке котла.
Фото 4
На этапе старта (а также, если нет теплового «колпака», то на протяжении всего времени работы горелки) вязкость жидкого газа можно уменьшить, нагрев баллон с газом с помощью свечи-таблетки, поставленной на дно банки, при этом воздействие пламени на пластмассовые детали и соединительные узлы шланга должно быть исключено. Для этого достаточно положить баллон на банку боком.
Фото 5
Насколько велика опасность перегрева газового баллона от пламени свечи (этого опасаются многие пользователи газовых горелок)? Одна свеча-таблетка при температуре воздуха -5°С способна нагреть верхнюю (максимально удаленную от свечи) стенку резьбового баллона до 0°С. То есть, при низких температурах одной свечи-таблетки будет мало для разжижения газа, площадь дна банки позволяет использовать три свечи-таблетки.
Температурный диапазон возможности запуска горелки при использовании сжиженного газа как жидкого топлива в описанной технологии определяют следующие параметры:
Бутан, температура вспышки -69 С.
Изобутан, температура вспышки -74 С.
Пропан, температура вспышки — 96 °С.
Другими словами, в сочетании с тепловым колпаком эту технологию можно применять при сверхнизких температурах. При этом функцию нагревания воздуха в пространстве теплового «колпака» помимо свечки выполняет таблетка сухого горючего, с помощью которой производится нагревание трубки парогенератора.
Фото 6
Фото 7
Немаловажным является следующее свойство данной технологии — можно не опасаться, что, когда давление газа в баллоне упадет и горелка погаснет, то газ при этом будет продолжать выходить из горелки. В данной технологии газ вырабатывается полностью, то есть горелка не погаснет, пока в баллоне есть хотя бы «чуть-чуть» газа. Фактически, использование описанной технологии устраняет проблему полупустых баллонов. Заметим, что после выключения горелки пламя не гаснет в течение приблизительно 1 минуты, это время требуется для того, чтобы полностью выработать газ, оставшийся в шланге.
Прочность корпуса мульти-топливных горелок в сочетании с мульти — функцией делает их весьма привлекательными устройством для зимних маршрутов, если данные горелки параллельно не используются как примус с применением некачественного бензина или дизтоплива, что приводит к коксованию трубки парогенератора и залипанию тросика. Высокооктановый бензин (вследствие наличия коксующихся присадок) обладает аналогичным эффектом, более растянутым во времени, если горелка долгое время используется на максимальной мощности.
Проверить — работает технология газа как жидкого топлива или нет, довольно просто. Для этого нужны -15С или -20С, полупустой цанговый баллон с «летним» газом, горелка с парогенератором и шлангом, переходник, сухой спирт. Выходим на улицу, открываем вентиль (пока баллон с газом еще теплый) и слушаем — газ шипит. Кладем баллон на снег, ждем 20-30 минут, открываем вентиль, газ не шипит. Оставляем вентиль открытым, поджигаем таблетку сухого спирта под парогенератором, поднимаем баллон на максимальную высоту в положении «вниз головой» над горелкой (чтобы баллон попал в зону тепла, излучаемого горящим сухим горючим) и ждем несколько минут.
Либо в комнатных условиях можно положить баллон с летним газом в морозильник (температура -24С) и через 2-3 часа произвести вышеописанные действия.
Процесс образования конденсата на поверхности газового баллона
Сначала конденсация образуется, когда температура газового баллона или регулирующего давление газа устройства падает ниже точки росы. Физически процесс подобен тому, который происходит во влажный день со стаканом ледяной воды. Поскольку температура продолжает падать, конденсат может превратиться в лед. Но почему газовый баллон и регулятор остывают в первую очередь?
Чтобы понять это, необходимо сначала вспомнить, как ведёт себя нефтяной газ, который под большим давлением закачан в газовый баллон. Там он хранится в жидком состоянии и превращается в газовый пар путём кипения. Это происходит при очень низкой температуре -42 °C. До своего кипения сжиженный пропан отводит тепло от стальных стенок газового баллона. Это, в свою очередь, делает газовый баллон более холодным, чем температура окружающей среды. При использовании количество газа в баллоне последовательно уменьшается, следовательно, ёмкость становится ещё более холодной.
Таким образом, при достаточной влажности и достаточно быстром использовании газа на баллоне может образоваться конденсат или лёд. Видимая линия конденсации или замерзания указывает на уровень жидкого газа, остающегося в газовом баллоне.
Далее происходит следующее:
Чем быстрее используется газ, тем холоднее становятся регулятор, как и все прочие элементы верхней части газового баллона. Вот почему при нормальной работе в теплом и влажном климате снаружи ёмкость окажется холодной и влажной на ощупь.
Конденсатообразование на поверхности баллона со сжиженным газом
В связи с высокой разницей температур внутри и вне ёмкости, стенки резервуара активно охлаждаются. При этом происходит отбор теплоты из окружающего баллон воздуха.
Замёрзнет ли при этом баллон? Нет, поскольку температура замерзания сжиженного газа составляет -188 ° C.
Таким образом, единственным непривычным моментом для обычного потребителя, работающего с газовыми баллонами, является конденсат. Это приводит к следующим последствиям:
Поэтому газовый баллон с ледяными участками необходимо вначале занести в тёплое помещение, затем оперативно, но без ударов, удалить ледяную корку, после чего проверить расход сжиженного газа через редуктор. Если поток постоянен, то такой баллон можно безопасно использовать.
Температурные процессы, которые протекают внутри баллона со сжиженным газом
При нормальных условиях эксплуатации баллона, заполненного газом, справедливы следующие условия:
С учётом исходной влажности окружающей среды, скорость испарения снижается, а с остальными вопросами, которые связаны с перепадом давления, успешно справляется газовый редуктор.