Температура газовой горелки на пропане

Множество друзей и знакомых имеют хобби связанное с пребыванием на природе. Охота, рыбалка, туризм, экспедиционные поездки разного формата. Технический прогресс уже очень плотно вошел в наш туристический быт и приготовление пищи и разогрев воды с использованием газовых горелок уже очень плотно вошел в наш обиход. В плюсах использования газа можно отметить доступность (большое количество производителей горелок, газовых ламп и баллонов к ним, наличие отечественных производителей), отсутствие копоти, маленький вес оборудования и разумная стоимость оборудования (по сравнению, например, с мультитопливными горелками). Минус, по сути, только один — использование газового оборудования в холодное время года — вот тут и начинаются сложности.
Эту заметку побудил написать опыт очередного выезда на природу с ночевкой, пришедшегося на 3 января 2017 года и январские морозы, которые только-только начинались (тем не менее температура при ночевке в неотапливаемом шатре составила (-)18). До этого я ночевал на открытом воздухе при температуре не превышающей (-) 7-8 градусов в пике и это, по видимому, некая переходная граница, за которой могут начаться реальные проблемы.

Для начала немножко теории (взятой с просторов интернета).

Почему моя газовая горелка не работает зимой?

Чтоб такой вопрос не возник в походе, лучше прочитайте эту заметку до выхода в горы:)
Итак, газовые горелки питаются смесью газов в газообразном состоянии (без тавтологии тут не обойтись). В баллоне эта смесь находится в жидком. Встряхните баллон. Чувствуете? Внутри плещется жидкость. Вспомним уроки физики: жидкость начинает испаряться, когда температура вещества превышает температуру его кипения.
Теперь давайте разберемся, что же происходит летом и зимой.
Лето. Воздух нагревает баллон до относительно высоких температур, выше температуры кипения газа – газ кипит – испарения создают в баллоне избыточное давление – из-за давления часть испарений вырывается из баллона в горелку, по пути смешиваясь с воздухом – на выходе из горелки происходит эффективное сгорание газа. А мы получаем горячий обед.

До какой температуры можно использовать газовую горелку?
Делая выводы из вышесказанного, нам нужно, чтоб газ в баллоне был нагрет выше температуры кипения. Но, на самом деле, этого мало. Если мы хотим полакомиться горячим обедом, то нам просто необходимо, чтоб давление внутри баллона было достаточное для выхода большого количества газа в горелку. Для этого нам нужен зазор в несколько градусов.

Газы из нашего баллона кипят при температурах:
бутан (нормальный бутан, н-бутан)…-0,5°С
изобутан …-11,73°С
пропан…-42,09°С

Значит, если в нашем баллоне преимущественно бутан, то его можно эффективно использовать при температуре выше 5°С. Если только пропан с изобутаном, то можем идти в -10°С. Одного пропана в баллоне быть не может, потому что летом давление газа внутри баллона просто разорвало бы его.
Очень кстати! Если вы решили перезаправить свой баллон, то ни в коем случае не просите и не соглашайтесь на заправку чистым пропаном. В лучшем случае, в походе с таким баллоном вы увидите красивый фейерверк, а в худшем – это будет последний ваш поход.
Значит только до -10°С? Неужели ничего нельзя предпринять?
Конечно можно! Во-первых, прочтите и запомните такие вот полезные маленькие хитрости. А во-вторых, в зимний поход берите горелку с предварительным подогревом топлива. Используя первое и второе опытные туристы пользуются газом при температурах -20°С и ниже.

Как сохранить работоспособность газового баллона при низких температурах?

Если для своей походной кухни вы выбрали газовую горелку, то эти советы специально для вас.

Немного физики.
Движение газовой смеси из баллона к горелке обусловлено избыточным давлением внутри баллона. Избыточное давление образуется из-за того, что температура газовой смеси в баллоне выше температуры ее кипения.
Когда температура баллона опуститься ниже температуры кипения (или даже будет примерно такой-же), то испарение газа прекратиться и ваша любимая горелка перестанет работать.

Чтоб избежать этого в холодную погоду следуйте простым и надежным советам.

Совет 1.
При покупке газового баллона обратите внимание на состав смеси. Для зимнего похода нам нужна смесь пропана с изобутаном. Обычный бутан (нормальный бутан, н-бутан) перестает кипеть уже при температуре ниже -0,5°C, поэтому для холодной погоды он совсем не пригоден. Ищите газовую смесь без него.
Этим требованиям соответствуют, к примеру, газовые баллоны MSR IsoPro. Состав смеси в них: изобутан 80%, пропан 20%.
Если смесь без бутана не удалось найти, берите баллон с минимальным его содержанием.

Совет 2.
Чтоб быстрее запустить горелку, держите баллон в теплом месте. Днем, за час до трапезы, положите во внутренний карман куртки. На ночь заберите баллон к себе в спальник. Да, звучит очень странно – спать с баллоном, но этим вы обеспечите себе горячий завтрак.

Совет 3.
Используйте ветрозащитный экран. Даже если ветра нет. Окружите горелку с трех сторон на расстоянии 10-15 см, четвертую оставьте для притока кислорода. Снизу под баллон положите изоляцию, например, кусочек коврика. Ветроэкран удержит тепло и баллон будет лучше прогреваться. Не придвигайте экран ближе к горелке и контролируйте нагрев баллона рукой. Если руке становиться очень тепло или горячо – выключите горелку, дайте баллону остыть. А перед следующим запуском отодвиньте экран дальше.
Перегревать баллон опасно – БА-БАХ!
Для облегчения рюкзака, в качестве ветроэкрана используйте подручные средства, например, ваш не надувной коврик.

Совет 4.
Чтобы поддерживать баллон нагретым, его можно опустить в воду. Температура воды в жидком состоянии всегда выше 0°C. А температуры кипения пропана и изобутана -42,09°C и -11,73°C. Таким образом вы получите запас минимум в 12°, которого будет достаточно для испарения газа. Если вы решили поставить баллон в подогретую воду (нагретую в первые минуты работы горелки), то следите, чтоб она не была горячей. Слегка теплая – максимум! БА-БАХ!, помните? Подложите под емкость, в которой стоит баллон, изолирующий материал. Кусочек коврика – отличный вариант.
Не окунайте баллон “с головой”. Но если так получилось, то перед использованием хорошо продуйте клапан.

Оговорка
Эта информация полезна для горелок без системы подогрева топлива. Для горелок, оборудованных системой подогрева топлива (на фото ниже), состав смеси и температура баллона играют меньшую роль. Об этом я расскажу в другой заметке.

Итак, возвращаемся к моему личному опыту. Года с 2003 мы уже использовали в поездках газовые горелки и лампы:

Ночевка на открытом воздухе в январские морозы 2017 года принесла мне важное открытие — при температуре ниже 5 градусов мороза с Campingaz вы останетесь без горячей еды и питья по двум причинам:
1. Ни одна из моделей газовых горелок компании Campingaz не оборудована системой предварительного подогрева топлива, холода французским конструкторам неведомы и в горы они тоже не ходят.
2. Состав газа в баллонах компании Campingaz затруднительно использовать при температуре ниже (+) 5 градусов Цельсия:
Баллон газовый Campingaz CV470, розничная стоимость 470 руб.

***
Кто виноват — понятно, что делать?

1. Замена горелки на модель, предназначенную для эксплуатации в холодное время года, оборудованную системой подогрева топлива. Об это напишу в отдельной заметке 😉
2. Подбор газового баллона, оптимального для использования в холодное время года.
Не берем в расчет всякую экзотику и посмотрим на модели двух производителей, широко представленных в продаже: MSR и Kovea:

Баллон газовый MSR ISO PRO, розничная стоимость 725 руб.

Баллон газовый Kovea 450, розничная стоимость 360 руб.

Ну как бы вывод напрашивается следующий:
— баллоны Kovea имеют оптимальное соотношение цены-качества. Можно использовать всепогодно, весна-лето-осень с горелками обычного типа, зимой с горелками со встроенной системой подогрева топлива (до (-)23 градусов Цельсия);
— "брендовый" баллон американской компании MSR, по внешнему виду и стране-производителю, делается так же на заводе Kovea. Нет никакого смысла платить дороже за содержание пропана больше на 5%, чем у Kovea, с учетом 2-х кратной разницы в цене. Актуален только для плановых поездок в запредельные холода (более 23 градусов мороза).

Поджигая газовую горелку, мы запускаем процесс горения, в результате которого образуется пламя. Оно обладает четко обозначенной структурой и состоит из нескольких областей, каждая из которых имеет свои цветовые особенности и температуру. В данной статье мы подробно рассмотрим все характеристики пламени и его распределения.

Содержание

Схематическое изображение пламени газовой горелки
Горелки на газовый баллон: температура пламени
Управление температурой пламени газовой горелки
Принцип работы и особенности
От чего зависит?
Температурный режим разных видов горелок на баллон
Наивысшая температура пламени
Регулировка
Рекомендации в работе

Схематическое изображение пламени газовой горелки

Первым делом необходимо разобраться, из каких частей состоит пламя горелки. Сделать это можно с помощью простой схемы, которая приведена ниже.

На этом схематическом изображении буквами обозначены следующие области пламени:

О – область окислительного пламени; здесь воздушно-газовая смесь сгорает полностью, причем наблюдается повышенное содержание кислорода.
В – восстановительная область. Здесь газ сгорает не полностью, так как для этого ему недостаточно кислорода. В результате он распадается на молекулы, представляющие собой продукты сгорания. Именно они целиком выгорают в окислительном пламени.
А – область, в которой осуществляется образование воздушно-газовой смеси. Здесь процесс горения не происходит вообще.

Цифры на схеме предназначены для обозначения областей с разной температурой пламени. Последняя повышается по областям, начиная с области А и заканчивая восстановительной частью пламени. В процессе полного сгорания газа она несколько снижается:

Области 1-4. В самом низу температура составляет 300 градусов и повышается сперва до 320, а затем до 520 градусов. На участке, обозначенного цифрой 4 она достигает значения в 1540 градусов.
Области 5-8. Здесь температура составляет 1550-1560 градусов в центре и 450 градусов по краям. Максимальный показатель в 1570 градусов можно наблюдать на самом кончике восстановительной части пламени.
9 – это окислительное пламя, температура которого достигает 1540 градусов.

Горелки на газовый баллон: температура пламени

Сегодня большой популярностью пользуются горелки, которые закрепляются непосредственно на газовом баллончике. В зависимости от способа крепления они делятся на три основных вида:

Резьбовые, которые просто навинчиваются на баллон. Такой способ позволяет обеспечить направленное горение и добиться факельной структуры пламени. Для работы с такими устройствами применяется газ, имеющий повышенное содержание пропана. Максимальная температура пламени газовой горелки составляет 1800 градусов, однако ее можно регулировать, убавляя или добавляя подачу газа либо кислорода с помощью специально предназначенных вентилей.
Цанговые. Самые распространенные горелки, способные обеспечить температуру пламени до 1500 градусов.
Пьезоэлектрические, которые отличаются удобством розжига пламени и использования для самых различных целей. Не предназначены для установки на баллончики с газом, но народные умельцы часто применяют именно такие устройства. Температура пламени достигает все тех же полутора тысяч градусов.

Одним из преимуществ таких горелок является возможность регулировать температуру пламени. Именно благодаря ей устройства можно применять для самых различных целей.

Управление температурой пламени газовой горелки

Значение в 1800 градусов идеально подходит, к примеру, для сварки металлических заготовок, а также для прокаливания, прогрева в зимний период или выжигания отдельных участков трубопроводов. Для легкосплавных дисков и металлов достаточно лишь подобрать горелку, которая способна обеспечить направленное воздействие.

Но для других целей данная температура может оказаться чрезмерно высокой. Поэтому предлагаем ориентироваться на приведенные ниже рекомендации:

Для обработки древесины будет достаточно температуры в 700-800 градусов. Такое пламя позволит успешно справляться с выжиганием по дереву и украшением изделий из него, растопкой дров на мангале, в камине или в печи.
Не требуется максимальная температура пламени и для работы со стеклянными, кварцевыми, фарфоровыми изделиями, а также с заготовками из полимерных материалов. Кроме того, для их обработки пламя должно быть обязательно направленным и очень тонким.
Минимальная температура в 200-350 градусов идеально подойдет для приготовления пищи в туристическом походе или полевых условиях. Кроме того, на такое значение нужно настраивать ее, если требуется обработать тушки птицы, создать какое-то оригинальное оформление десертов или придать блюду более приятный цвет.

Качество и эффективность пламени зависит не только от температурных показателей. Кроме того, очень важно добиться правильного распределения кислорода. В противном случае возникнет недостаток воздуха, что в конечном итоге приведет к скоплению в горелке продуктов горения. Из-за этого появляется сажа, которая затем оседает на обрабатываемых деталях или приготавливаемых блюдах.

Газовая горелка позволяет выполнять различный спектр работ посредством контролируемого пламени повышенной температуры. Устройство применяется для выполнения паяльных, сварочных, бытовых задач. Специальные модели используются в туристических целях для приготовления пищи и розжига костра. Температура газовой горелки зависит от разновидности и особенностей конструкции изделия.

Принцип работы и особенности

Пользователь получает ровный факел, мощность которого контролируется специальным клапаном. За счет чего изменяется температура, на которую он прогревает в зависимости от толщины материала и преследуемых задач.

Устройство экономически более выгодно для проведения сварки и резки, чем массивное дорогостоящее оборудование.

Спектр использования настолько велик, что изделие даже применяется для дезинфекции деревянных ульев, обработки клеток животных, кровле и так далее.

Розжиг горелки производится спичками, зажигалкой или открытым источником огня. Такой вариант дешевле, чем модели с установленным пьезоподжигом. Этот элемент приводит к возгоранию после нажатия кнопки, что провоцирует появление искры, от которой газовая струя поджигается.

Горелка – востребованный инструмент, поэтому разработчики стремятся к усовершенствованию конструкции и увеличению функциональности. Рынок предлагает несколько разновидностей подобного оборудования:

Газовый паяльник.
Резак.
Горелка для туризма.
Паяльная лампа.

Паяльная лампа – одна из разновидностей горелок. Показывает высокую температуру и применяется для обработки металла, пластика и других прочных материалов.

Каждый вид отличается внешним видом (конструкцией, цветом, упаковкой) и предназначением. Данные особенности учитывают перед покупкой, поскольку это напрямую определяет конечный результат обработки и удобство эксплуатации.

От чего зависит?

Температура горелки определяется химическим составом газа и мощностью изделия. В процессе исследований удалось установить, что температурные показатели факела зависимы от теплотворных свойств газовой смеси.

После соединения топлива с воздухом газ расходуется критически, поэтому интенсивность горения увеличивается. За счет дополнительного источника воздуха повысить какую температуру у горелки вы будите получать. Без обдува значение достигает 1500 градусов, доступ вспомогательного воздушного потока выдает рост до 2200 градусов. В разных частях факела температура отличается:

Внутренняя. Это короткая зона с незначительным нагревом.
Средняя. На этом участке температура пламени от газовой горелки достигает предела, но огонь не раскрывается полностью, что связано с нехваткой кислорода и выделением продуктов распада.
Окаймляющая. Визуально характеризуется ярким огнем с высоким КПД.

Дешевые модели горелок конструктивно одинаковые. Дорогие оснащаются дополнительными элементами, которые увеличивают технические характеристики и удобство использования.

Для выполнения сварки и резки предъявляются особые требования к составу газовой смеси, поскольку от неё зависит температурный режим изделия.

Температурный режим разных видов горелок на баллон

Приобрести горелку можно через Интернет либо в строительном магазине. Лучше отдать предпочтение второму варианту, поскольку покупатель может проконсультироваться с опытным продавцом, он подберет целесообразный вариант в зависимости от задач, которые поставил пользователь. В ассортимент продукции входят модели, отличающиеся по температурному режиму:

Перезаправляемые. Характеризуются небольшими габаритами и продуманной формой, а также удобством использования и пьезоэлектрическим элементом. К баллонной разновидности горелок на газу этот вид не относится.
На цанговом баллончике. Являются источником мощного пламени со средней температурой на выходе 1500 градусов.
Резьбовые. В составе топлива львиную долю занимает пропан, благодаря чему в зоне горения температура составляет 1800 градусов. Продвинутые модели оборудованы системами смешивания воздуха с пропановой смесью.

Некоторые горелки оснащаются автономным подогревом горючей смеси, что увеличивает угол использования.

Наивысшая температура пламени

Этот показатель определяет скорость резки материала, определяется свойствами газовоздушной смеси и разновидностью горючего. Высокое значение гарантирует ацетилен, вещество стремительно нагревает металл для расплавления. На кончике огня температура достигает около 3000 градусов. Чем дальше от этой точки, тем число меньше.

Регулировка

От правильной настройки пламени зависит чистота резки. Кислородная обработка проводится при несколько окисленном или нормальном факеле. Тщательно откорректированное пламя у резаков с расположением мундштуков концентрического типа окружено режущим потоком кислорода. Ядро факела на каждом участке должно быть симметричным и не отличаться яркостью.

Резку горелкой со сдвинутым мундштуком проводить нельзя, поскольку это приведет к нагреву кромки, что негативно отразится на качестве разреза. Использование самоцентрирующихся мундштуков повышает удобство использования подобного оборудования, ведь устройство делает пламя симметричным.

Иногда движение газовой смеси затрудняется из-за засорения канала, что разделяет факел на струйки и приводит к потере стабильности. Такое изделие не только уменьшает качество обработки, но и снижает производительность. Корректировка пламени основана на создании симметричного пламени нужной мощности по отношению к кислородной режущей струе.

Нормальное пламя обеспечивается на приоткрытых вентилях, что дает возможность проводить регулировку в процессе работы. При полностью открытом ацетилене и кислороде наблюдается чрезмерное количество первого. Плавное перекрытие ацетиленового клапана приводит к стабилизации процесса.