Gassbrennere og kulde – fem spørsmål


Hvorfor fungerer gassbrennere dårlig i kulda? Og hvorfor hjelper det å snu gassboksen opp ned? Fem spørsmål og fem svar gir deg innsikt i fysikken…

Hvorfor fungerer gass dårlig i kulde?
Gassbokser for turbruk inneholder normalt mest butan. I tillegg inneholder boksene ofte propan, isobutan eller begge disse gassene.

Kokepunkt for gasser brukt i gassbokser:
Butan -0,5ºC
Isobutan -11,7ºC
Propan -42ºC

Inne i boksen er det meste av gassen i flytende form. Derfor hører du at det skvulper når du rister på boksen, men 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 -0,5ºC, og når temperatuen 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 -0,5ºC og -42ºC, 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.

Jetboil Helios gir varmt drikke på en kald desemberdag på vidda, men det tar sin tid...
Jetboil Helios gir varmt drikke på en kald desemberdag på vidda, men det tar sin tid…

Hvorfor synker effekten etter en tids fyring?
Du har sikkert opplevd det: Når du tenner gassbrenneren er effekten høy, men etter hvert som tiden går synker effekten. Samtidig dannes det 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 – og 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.

Denne saken har vært på trykk i bladet Villmarksliv.

I en gassboks finnes både gass og væske. Gassbrennere som monteres på toppen av gassboksen tapper fra gassfasen i gassboksen.
I en gassboks finnes både gass og væske. Gassbrennere som monteres på toppen av gassboksen tapper fra gassfasen i gassboksen.

Hvorfor blir effekten lavere når 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. Hvorfor det? Akkurat 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 78,5ºC) og vann (kokepunkt 100ºC). 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 sammen skjer i gassboksen. Den inneholder som nevnt 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 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 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. Dette betyr at boksen over tid vil inneholde en blanding som blir noe rikere på isobutan og propan. Dette bidrar også til å opprettholde høyere effekt over tid – også under kalde forhold.

Gassbrennere hvor gassboksen monteres opp-ned tapper fra væskefasen i boksen. Det er fordelaktig på flere måter.
Gassbrennere hvor gassboksen monteres opp-ned tapper fra væskefasen i boksen. Det er fordelaktig på flere måter.

Praktiske råd for gassbrennere i kulde
• Velg gassblandinger med størst mulig innhold av isobutan og propan og minst mulig butan.
• Bruk gassbrennere hvor gassboksen kan monteres opp ned, og fyr utelukkende med boksen i denne posisjonen.
• Ikke skru effekten helt på fullt fra start. Skru heller opp gradvis ettersom du merker at effekten synker. Da opprettholder du en moderat høy effekt lengre.
• Sørg for at gassboksen er så varm som mulig før du starter fyringen – for eksempel ved å ha boksen i soveposen om natta eller i jakka under forflytning.
• Noen velger også å sette gassboksen litt nærmere flammen slik at den varmes opp litt under bruk. Det hjelper selvsagt, men må gjøres med svært stor forsiktighet.

Les flere saker fra spalten Randulfs testlab.

Sommerstid er gassbrennere enkle å ha med å gjøre.
Sommerstid er gassbrennere enkle å ha med å gjøre.