(Nesten?) alt du må vite om gassbrennere

Hvorfor fungerer gass dårlig i kulde?

Gassbokser for turbruk inneholder normalt mest butan. I tillegg inneholder boksene ofte propan, isobutan eller begge disse gassene. Kokepunktet til gassene er vist i tabellen under. 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 -0,5 ^oC, 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 -0,5 ^oC og -42 ^oC, 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.

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.

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 78,5^oC) og vann (kokepunkt 100^oC). 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?

Når vi snur gassboksen opp ned, tapper av væskefasen i stedet for gassfasen. Det gir tre positive effekter: 

For det første tar ett gram væskefase mye mindre plass enn ett gram i gassfase. Som en tommelfingerregel øker volumet 300 ganger gjennom overgangen fra væske til gass. 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 er at væskefasen vi tapper ut først går over til gass når den nærmer seg brenneren. Det betyr at fordamingsenergien ikke tas fra gassboksen, men heller fra brenneren og omgivelsene. Det gir også redusert temperaturfall for gassboksen.

Den tredje positive effekten av å tappe fra væskefasen er at vi bruker mindre av gassene med lavest kokepunkt, siden vi unngår å tappe av gassfasen som er rik på nettopp disse gassene. Dette bidrar også til å opprettholde høyere effekt over tid – også under kalde forhold.

Er det bare positive effekter av å snu gassboksen opp ned?

Nei, ikke bare. Om du bruker gassbokser med mye isobutan og propan når temperaturen er høy kan effekten bli alt for stor og flammen kan bli høy og ukontrollert. Dersom brenneren ikke er konstruert slik at drivstoffrøret går gjennom flammen på brenneren kan også drivstoffet bli for lite forvarmet, noe som kan gi høye og ukontrollerte flammer som på en dårlig forvarmet bensin- eller parafinbrenner.

Det er også vanskeligere å regulere effekten presist og raskt. Reguleringsventilen regulerer nå væskestrømmen i stedet for gasstrømmen. Siden den bare er omkring 1/300 av gasstrømmen ved samme effekt er det langt vanskeligere å regulere den presist.

Mer om gass og gassbrennere: