Gaskartusche füllen und Eigenschaften von (iso)Butan und Propan

Zitat von schwyzi

Zitat von Carsten K.

Selbst eine 450 Gramm-Wintergas-Kartusche knickt da ziemich schnell ein. Das erfordert dann halt einfach eine andere Ausrüstung

Man kann einen dünnen Streifen Kupferblech mittels großer Schlauchschelle an die Kartusche flanschen, so dass der obere Teil des Blchstreifens in die Flamme ragt. So wird die Kartusche beim Kochen erwärmt.

Hat zugegeben ein bisschen was von "dem Teufel ein Angebot machen", funxt aber. Je Breite des Streifens ist es dann auch relativ egal, was für ein Gas da drin ist.

Zitat von Carsten K.

 

Das klingt machbar. Man muss halt ein bischen aufpassen dabei. Ich hatte schon mal überlegt, ob diese "Heatpipes" aus dem PC-Bereich nicht noch besser funktionieren. Aber für das Mehrgewicht würde ich dann halt einfach den Brenner mit Heizschleife wählen und die Risiken des "teuflischen Angebots" ausschließen.

Hm, die einfachen Windschutze für Aufschraubkocher die sowohl Kartusche als auch Topf mit einschließen waren ja in Verruf geraten weil einigen dann die Kocher um die Ohren geflogen sind (rausgeplöppter Boden). Da wurde die Kartusche zu heiß. Evtl. ist das ja aber dann im Winter mit der Butankartusche genau das Richtige. Wer traut sich?

Fire in the hole!!!!

Da das Thema der Gemischsveränderung mein Interesse gepackt hat, habe ich diese Entmischung mal durchgerechnet. Ausgehend von einer 230g Kartusche mit unterschiedlichen Anteilen an Propan, iso-Butan, und n-Butan habe ich mal ausgerechnet, was bei 20°C und bei 0°C passiert, wenn man die ganze Kartusche leert. Annahme ist hier, dass dies die Temperaturen in der Kartusche sind, was natürlich nicht der Fall ist. Aber man sieht ganz gut das Prinzip.

Interessanterweise spielt die Temperatur nicht so eine Rolle für die Entmischung (gestrichelte Linien=0°C, ausgezogene Linien=20°C). Sie findet bei allen Temperaturen ähnlich statt. Dies ist so, weil sich das Verhältnis der Gasdrücke nicht gross mit der Temperatur ändert. Das Propan (rot) wird schneller verbraucht, und entsprechend sinkt der Anteil in der Flüssigkeit und im Gas (was am Ende verbrannt wird) in der Kartusche . Der Entmischungseffekt ist aber schon recht dramatisch. Wenn die Kartusche halb leer ist, ist der Propananteil nur noch etwa halb so gross wie bei einer vollen Kartusche.

Die Entmischung ist weitgehend temperaturunabhängig, aber der Druck ist bei Null Grad natürlich viel tiefer (rechts oben). Die schwarze Linie zeigt den Gesamtdruck an, die farbigen Linien die Anteile der einzelnen Gase daran (sog. Partialdrücke).

Es ist übrigens aufgrund der physikalischen/thermodynamischen Gegebenheiten zwangsläufig so, dass ganz am Ende, wenn die Flüssigkeit fast komplett verbraucht ist, diese nur noch aus der Komponente mit dem tiefsten Dampfdruck besteht (siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Rayleigh_fractionation). Ganz am Ende wird die Gasmischung immer mies zum Kochen sein (solange man die Kartusche nicht über Kopf betreibt). Die Frage ist nur, bis zu welchem Füllstand sie noch einigermassen zu gebrauchen ist.

Wenn nun das iso-Butan durch das billigere n-Butan ersetzt wird, sinkt der Druck deutlich ab. Bei 0°C kann man dann nicht mehr kochen, da der Druck in der Flasche etwa dem Druck in der Atmosphäre draussen entspricht... es gibt also kaum einen Überdruck mehr in der Flasche. Die Entmischung findet dann auch etwas schneller statt.

Hier noch die Simulation für das Optimus-4-Jahreszeiten-Gas mit 5% n-Butan. Ich weiss nicht, weshalb das da überhaupt drin ist, wahrscheinlich eben weil es billiger ist:

Wie sieht die Simulation im Vergleich mit reinem Propan aus?

Zitat von wilbo

Wie sieht die Simulation im Vergleich mit reinem Propan aus?

Da ist halt immer nur Propan drin, und der Druck bleibt konstant. Und ist halt recht hoch. Hier ist der Wert für 20°C angegeben, aber wenn jemand so einen Kanister in der Sonne liegen lässt oder so, und er würde 50°C, oder eben er erwärmt sich durch die Kocherei selbst, dann kann der Druck eben vergleichsweise hoch werden.

Bei 20°C ist der Druck mit reinem Propan 8.35 bar, und mit einer 20:80 Propan:iso-Butanmischung nur 4.07 bar.

Bei 50°C sind es 17.15 bar für Propan , und 8.90 bar für die Mischung.

Die Mischung mit einem zweiten Gas wie iso-Butan mildert diese Druckspitzen, und funktioniert über einen relativ weiten Bereich der Füllung noch ok. Hier zum Vergleich eine 50:50 Propan:iso-Butan-Mischung:

Zitat von ULgeher

Da ist halt immer nur Propan drin, und der Druck bleibt konstant. Und ist halt recht hoch. Hier ist der Wert für 20°C angegeben, ...

Ist das so?
Zum Ende der Kartusche ist der Raumanteil des Gases doch größer als der, des Flüssig-Gases. Da müssten sich doch auch der Druck ändern. Oder ist das Raum dafür zu klein?
Und wäre nicht ein Temperaturbereich um Null Grad realistischer was die Nutzung angeht ...

Zitat von wilbo

Zitat von ULgeher

Da ist halt immer nur Propan drin, und der Druck bleibt konstant. Und ist halt recht hoch. Hier ist der Wert für 20°C angegeben, ...

Ist das so?
Zum Ende der Kartusche ist der Raumanteil des Gases doch größer als der, des Flüssig-Gases. Da müssten sich doch auch der Druck ändern. Oder ist das Raum dafür zu klein?

Ja, das ist so. Der Raumanteil des Gases spielt keine Rolle. Wenn ein Gas- und ein Flüssigkeitsanteil sich in einem Behälter befinden, ist der Druck über der Flüssigkeit genau gleich dem Dampfdruck dieses Stoffes bei der gegebener Temperatur. Du kannst dir das so vorstellen, dass bei diesem Druck an der Flüssigkeitsoberfläche ein Gleichgewicht besteht zwischen den Teilchen (Molekülen), die die Flüssigkeitsoberfläche verlassen und ins Gas gehen, und denjenigen, die vom Gas wieder auf der Oberfläche der Flüssigkeit "eingefangen" werden. Wieviel Flüssigkeit unter der Oberfläche liegt (wie "tief" die Flüssigkeit ist), spielt dabei keine Rolle.

Hier mehr zum Dampfdruck: https://de.wikipedia.org/wiki/Dampfdruck

Zitat von wilbo

Und wäre nicht ein Temperaturbereich um Null Grad realistischer was die Nutzung angeht ...

Ja, um Null Grad sollte so ein Gemisch noch funktionieren. Deshalb habe ich ja auch die Werte bei 20 Grad und bei 0 Grad ausgerechnet.

Die hohen Temperaturen sind wegen der Sicherheit wichtig. Es kann ja schon 50 Grad werden unter der Flamme des Kochers, oder wenn jemand im Sommer eine Gaskartusche im Auto z.B. auf einer schwarzen Hutablage unter der Heckscheibe liegen lässt.

Dank dir!
Beim überfliegen der Graphen habe ich die gestichelten Null-Grad Linien glatt ignoriert.