HVORFOR FUNKER GASSBRENNERE DÅRLIG I KULDE

HVORFOR FUNKER GASSBRENNERE DÅRLIG I KULDE
Randulf Valle har nettopp gitt ut boka "Hvorfor er det så kaldt å være våt – og 182 andre spørsmål om friluftsliv du ikke visste du hadde". I boka blir spørsmål som ofte diskuteres rundt telt og primuser besvart med bakgrunn i grunnleggende naturvitenskap, forskning og egne målinger.

Med høsten og den kommende vinteren som bakteppe fikk vi publisere spørsmålene som omhandler bruk av gassbrennere i kulde.

Og torsdag 18. oktober kommer Randulf til Revir for å snakke om boka si, og det gjør også ultraløper Frode Lein. Det blir en staselig "Aften i Reviret".

LES MER OM DETTE ARRANGEMENTET

Hvorfor fungerer gassbrennere dårlig i kulde?
Gassbokser for turbruk inneholder normalt mye butan. I tillegg inneholder boksene ofte propan, isobutan eller begge disse gassene. Kokepunktet til disse gassene er forskjellig. Butan koker ved -0,5°C, isobutan ved -11,7°C og propan ved -42°C. Inne i boksen er det meste av gassen i flytende form. Derfor hører du at det skvulper når du rister på boksen. I toppen av gassboksen er drivstoffet i gassform.

For at det skal komme gass ut av boksen når vi åpner ventilen på brenneren, må trykket inne i gassboksen være større enn lufttrykket utenfor. Det krever at temperaturen er høyere enn gassens kokepunkt. En gassboks med ren butan vil altså kun fungere i temperaturer høyere enn -0,5°C, og når temperaturen nærmer seg kokepunktet vil den gi stadig lavere effekt.

For en blanding av gasser vil kokepunktet ligge et sted mellom kokepunktene til de enkelte komponentene. En blanding av butan og propan vil altså fungere til et sted mellom -0,5°C og -42°C, avhengig av sammensetningen.

Hvorfor inneholder ikke gassboksene for turbruk ren propan?
I bobiler og på hytter fyrer vi med ren propan, og unngår derfor i stor grad problemet med dårlig funksjon i kulde. Men ren propan gir stort trykk ved romtemperatur, noe som er grunnen til at gassflaskene for propan er tykke og solide. Dersom gassboksene for turbruk skulle tåle dette trykket ville de blitt for tunge til å være praktiske.

Hvorfor fungerer gassbrennere bedre på høye fjell enn i lavlandet?
På ekspedisjoner i Himalaya brukes ofte gassbrennere selv om det kan være svært kaldt. Grunnen til at dette fungerer er det lave lufttrykket. Da synker også gassens kokepunkt og gassbrenneren fungerer ved lavere temperatur enn i lavlandet. På 8000 moh. er lufttrykket ca. 35% av lufttrykket ved havnivå. Butan har da et kokepunkt ned mot -25°C og fungerer altså i langt lavere temperaturer enn på havnivå.

Hvorfor synker effekten til en gassbrenner etter en tids fyring?
Når du tenner gassbrenneren er effekten høy, men etter hvert som tiden går synker effekten. Samtidig dannes det ofte kondens, eller til og med rim, på utsiden av gassboksen. Hva har hendt?

Når du åpner reguleringsventilen på brenneren presses gassen i toppen av gassboksen ut. Denne "ledige" plassen i gassfasen erstattes gjennom avdamping fra toppen av væskefasen; gassen koker. En slik overgang fra væske til gass krever energi – akkurat som når vann fordamper. Energien tas fra væskefasen, noe som fører til at temperaturen synker. Det gjør i sin tur at gasstrykket i boksen synker. Dermed reduseres også effekten.

Siden gassboksen får lavere temperatur enn omgivelsene vil energi gå fra omgivelsene til gassboksen. Effekten stabiliserer seg etter hvert på et nivå hvor energitilførselen fra omgivelsene tilsvarer energibehovet for å omdanne væske til gass.

Hvorfor blir effekten lavere ettersom boksen tømmes?
Ut fra forrige punkt skulle man tro at effekten ville være tilbake på topp om man satte fra seg brenneren og lot gassen få samme temperatur som omgivelsene igjen. Men det er ingen tvil om at man får størst effekt når gassboksen er helt ny.

Bakgrunnen for dette er enklest å forstå for den som kjenner til tradisjonell husflid basert på sukker, gjær og vann: Satsen er en blanding av alkohol (kokepunkt 78,5°C) og vann (kokepunkt 100°C). Om man varmer denne blandingen til litt over kokepunktet til alkohol, vil dampen over væsken bestå av nesten bare alkohol. Det benytter man seg av når man lager sprit ved destillasjon.

Det samme skjer i gassboksen. Den inneholder en blanding av to eller tre ulike gasser, men blandingsforholdet mellom komponentene i gassfasen er ikke identisk med blandingsforholdet i væskefasen. Gassfasen vil inneholde mer av gassene med lavest kokepunkt – altså isobutan og propan. Når vi brenner gass fra toppen av boksen vil altså det prosentvise innholdet av isobutan og propan i boksen synke over tid, mens prosentvis innhold av butan øker. Jo kaldere det er, jo større andel av isobutan og propan vil det være i gassfasen. Dette betyr at gasstrykket i boksen synker ettersom vi forbrenner gass. Samtidig blir gassens egenskapene ved lave temperaturer dårligere.

Hvorfor hjelper det å snu gassboksen opp ned?
De siste årene har det kommet flere gassbrennere hvor gassboksen skal monteres opp ned. Hvorfor fungerer de bedre i kulde? Det vi oppnår med å snu gassboksen opp ned, er at vi tapper av væskefasen i stedet for gassfasen. Det gir to positive effekter: For det første tar ett gram væskefase mye mindre plass enn ett gram i gassfase. Det betyr at mindre drivstoff må gå over fra væske til gass for å fylle volumet og opprettholde trykket i boksen. Det betyr igjen redusert temperaturfall i boksen og bedre effekt over tid. Den andre positive effekten av å tappe fra væskefasen er at vi bruker mindre av gassene med lavest kokepunkt. Gassen i boksen vil nå over tid vil bli rikere på isobutan og propan. Dette bidrar også til å opprettholde høyere effekt over tid.

Andre spørsmål boka gir svar på:

• Hvordan måles "pusteevnen" til membraner og hvor reelle er målingene for normal bruk av skallbekledning?
• Hvilke typer undertøy har best fuktighetstransport, og er alltid en bra egenskap for undertøyet?
• Hva er egentlig kullos, hvorfor er det farlig og hvilke brennere slipper ut mest av denne gassen?
• Koker vannet saktere i en sotete kjele?
• Sparer du vekt på å ta med isbor i stedet for mer bensin til primusen?
• Hvor i sekken skal du pakke de tunge tingene, og bør man egentlig bære en del av lasten på magen?
• Stemmer det at en kilo ekstra på føttene tilsvarer fem kilo ekstra i ryggsekken?
• Hva betyr det egentlig når det står 850 cuin/oz på dunjakka?
• Hvordan kommer man frem til temperaturgrensene for soveposer, og er de reelle?
• Er det kaldest å ta på aluminium eller stål?