[Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

Redfish · 28-02-2020 22:30:15

oli_v_ier a écrit :

#558141Non, la composition des vapeurs n'est pas la même que celle du liquide. Cf ci-dessus.

J'avoue ne pas comprendre le graphique.
Et le lien étant en anglais, là ça fini de me perdre...

oli_v_ier · 28-02-2020 23:08:34

Redfish a écrit :

#558167J'avoue ne pas comprendre le graphique.
Et le lien étant en anglais, là ça fini de me perdre...

Mieux ?

Redfish · 29-02-2020 01:29:46

Wow, je comprend la graphique.

Dans le mélange 10% P / 90% B de la cartouche, on a 65% de B dans la partie gazeuse. Donc le B reste plus en phase liquide que le P.
Dans le mélange 30% P / 70% B de la cartouche, on a 35% de B dans la partie gazeuse. Idem.
Mais je ne comprend pas pourquoi ces chiffres.
Quelle est l'explication scientifique derrière ?
Comment arriver a connaitre le mélange gazeux en connaissant la composition dans la cartouche ?

Et apparemment ça reste stable en fonction de la température d’après l'autre graphique.
Idem, j'aimerai comprendre l'explication scientifique.
Et surtout comment ça évolue quand la cartouche se vide.

Dernière modification par Redfish (29-02-2020 01:30:55)

oli_v_ier · 29-02-2020 02:45:03

Redfish a écrit :

#558184Mais je ne comprend pas pourquoi ces chiffres.
Quelle est l'explication scientifique derrière ?

Le propane a une pression vapeur supérieure, donc il est présent en quantité supérieure en phase gazeuse. Rappel : à -10°C la pression vapeur du butane n'est pas 0, mais 0,6 bar.
Pour faire simple, c'est comme une distillation : les vapeurs sont plus riches en le composé le plus volatile.

Redfish a écrit :

#558184Comment arriver a connaitre le mélange gazeux en connaissant la composition dans la cartouche ?
(...)
Et apparemment ça reste stable en fonction de la température d’après l'autre graphique.
Idem, j'aimerai comprendre l'explication scientifique.

Simple dans le cas des gaz parfaits (moins si on ajoute des facteurs correctifs) : https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Raoult#Calcul_d'un_%C3%A9quilibre_liquide-vapeur
.

Redfish a écrit :

#558184Et surtout comment ça évolue quand la cartouche se vide.

Le propane part plus vite, donc son pourcentage dans le liquide diminue, donc la pression diminue. Compare les deux courbes en rouge, ou les deux en bleu ci-dessous.

Redfish · 29-02-2020 13:28:28

Bon, je commence à comprendre... même si ça reste totalement flou sur comment appliquer ça en pratique.

raphus · 29-02-2020 14:41:08

C'est simple: il faut bien sûr que la pression dans la cartouche soit supérieure à 1 bar pour que du gaz sorte, donc plus la cartouche est usagée (liquide plus riche en butane) et plus il fait froid (pression interne plus basse), plus il sera nécessaire de réchauffer la cartouche pour que ton réchaud droit fonctionne !
D où l'intérêt du réchaud inversé quand il fait froid (tu brules le mélange dans la proportion du liquide).

Redfish · 29-02-2020 15:10:08

raphus a écrit :

#558215C'est simple: il faut bien sûr que la pression dans la cartouche soit supérieure à 1 bar pour que du gaz sorte, donc plus la cartouche est usagée (liquide plus riche en butane) et plus il fait froid (pression interne plus basse), plus il sera nécessaire de réchauffer la cartouche pour que ton réchaud droit fonctionne !

Ca on le sait déjà (plusieurs fois abordé dans ce topic et le précédent).
Je parle des éléments apportés par Olivier... comment faire pour savoir à quelle température et mélange restant on à encore ces "> 1 bar" (au niveau de la mer, car en altitude c'est moins), vu que le mélange gazeux n'est pas le même que le mélange liquide.

oli_v_ier · 29-02-2020 15:12:16

Redfish a écrit :

#558206Bon, je commence à comprendre... même si ça reste totalement flou sur comment appliquer ça en pratique.

Déjà que chauffer la cartouche ne préserve pas le propane.
En réchauffant la cartouche on augmente la pression à l'intérieur, mais on se retrouve toujours assez rapidement avec une forte proportion de butane (ou isobutane) et par temps froid au fil des jours il faut réchauffer de plus en plus la cartouche pour maintenir une pression suffisante.

oli_v_ier · 29-02-2020 15:15:47

Redfish a écrit :

#558219Je parle des éléments apportés par Olivier... comment faire pour savoir à quelle température et mélange restant on à encore ces "> 1 bar" (au niveau de la mer, car en altitude c'est moins), vu que le mélange gazeux n'est pas le même que le mélange liquide.

Ah ouai... alors si c'est ce genre de calcul que tu veux faire, je vais te laisser te débrouiller .

En pratique pour moi : si ça sort pas, je chauffe .

raphus · 29-02-2020 16:43:17

Exactement ! C'était le sens de mon intervention, il faut parfois savoir rester pragmatique (et c'est un physicien qui parle)...

Redfish · 29-02-2020 17:04:53

Mon but était de savoir jusqu'à quelle température fonctionne un mélange sans devoir réchauffer la cartouche (en fonction des données qu'on à sur sa composition) et comment ça évolue avec l'utilisation de la cartouche... et au final savoir quel gaz restent à la fin.
Entre autre, pour savoir à partir de quand il est plus rentable d'avoir un réchaud inversé (et donc donner des conseils à ce sujet comme ça l'était en point de départ de notre dernier échange), malgré le surpoids que cela engendre (et en dehors des aspects pratique de ce réchaud pour la fonte de neige).

Manche · 29-02-2020 17:29:24

.

Dernière modification par Manche (01-10-2022 20:31:38)

Manche · 29-02-2020 17:32:46

.

Dernière modification par Manche (01-10-2022 20:31:44)

raphus · 03-03-2020 10:48:40

Redfish a écrit :

#558219comment faire pour savoir à quelle température et mélange restant on à encore ces "> 1 bar" (au niveau de la mer, car en altitude c'est moins), vu que le mélange gazeux n'est pas le même que le mélange liquide.

Mon but était de savoir jusqu'à quelle température fonctionne un mélange sans devoir réchauffer la cartouche (en fonction des données qu'on à sur sa composition) et comment ça évolue avec l'utilisation de la cartouche... et au final savoir quel gaz restent à la fin.

A la réflexion, je me suis dit que finalement il n’était pas si compliqué de calculer ce que tu voulais Redfish !
(mais j'avais quand fait une erreur - sans influence sur les conclusions principales - qui a maintenant été corrigée grâce à la vigilance de Sebobo, merci à lui)

Je suis donc parti des compositions en gaz des différentes cartouches que l’on trouve dans le commerce et j’ai calculé la pression dans la cartouche en fonction de la température. La partie physique est simple et est décrite dans les documents cités par Olivier plus haut.
Les données utilisées pour les différentes cartouches (composition massique) :
- Primus Power gas (identique à MSR isopro) : 80% isobutane, 20% propane
- Primus Winter gas : 70 % isobutane, 5% butane, 25% propane
- Primus Summer gas : 80% butane, 20% propane
- Jetpower : 73% isobutane, 2% butane, 25% propane
- Optimus energy : 50% butane, 25% isobutane, 25% propane

Voici alors les pressions calculées, avec pour référence les pressions de vapeur saturante des 3 gaz purs (isobutane, butane et propane), ainsi que 3 lignes horizontales matérialisant les pressions usuelles au niveau de la mer et à 2000 et 3000 mètres d’altitude.

On peut constater que le « meilleur » mélange pour le froid serait plutôt le Winter gas, presque confondu avec le Jetpower, mais que les cartouches plus standards que l’on trouve le plus facilement (Power gas et MSR isopro) ne sont pas loin.
On pourrait aussi être tenté de conclure que l’on peut alors utiliser son réchaud droit jusqu’à -20, -25°C sans problème mais ce serait oublier que ces pressions sont calculées pour une cartouche neuve, et comme souligné par Olivier plus haut, la composition des cartouches évolue avec leur utilisation car la composition des gaz brulés est différente de celle du gaz liquide.
Je me suis également amusé à calculer cela. On trouve par exemple ci-dessous la composition du gaz liquide d’une cartouche Jetpower en fonction de son taux de remplissage.

Comme discuté avant, les vapeurs sont plus chargées en gaz à forte pression de vapeur saturante et le mélange liquide évolue donc en fonction (d’abord le propane, puis l’isobutane et enfin le butane). J’ai fait ce calcul en considérant que l’on vidait la cartouche à -20°C, mais comme souligné par Olivier, le même comportement aurait été obtenu à différentes températures (composition des vapeurs quasi indépendante de la température).
Bien entendu, puisque la composition du gaz liquide évolue dans la cartouche, la pression interne évolue également, c’est ce que j’ai calculé ci-dessous pour les cartouches Primus Power gas (= MSR isopro), pour différentes températures d’utilisation.

On constate bien sur comme vu ci-dessus que plus il fait froid, plus la pression dans la cartouche est faible. On constate surtout que cette pression chute fortement avec la consommation préférentielle du propane dans la cartouche.
C’est certainement ce type de figure qui est le plus intéressant.
J’ai calculé ci-dessous la chute de pression en fonction du taux de remplissage pour une utilisation à -15°C des différentes cartouches de gaz.

Ce modèle simple suggère donc que la température limite d’utilisation des cartouches les plus courantes (sauf Summer gas et Optimus) se situe autour de -15°C en moyenne montagne. Autrement dit on devrait pouvoir vider complètement ces cartouches à -15°C sans les réchauffer.
Mais ce serait oublier un effet qu’il est difficile de prendre en compte dans les modèles : le refroidissement de la cartouche lié à la détente du gaz.
En pratique, il semble donc plus raisonnable de considérer une température limite autour de -10°C et d’être prêt à devoir réchauffer sa cartouche dès qu’on en a consommé une bonne moitié.

edit: correction des erreurs soulignés par Sebobo et Olivier - tout devrait maintenant être correct au 04/03/2020 à 9h20!

Dernière modification par raphus (04-03-2020 10:32:26)

tacheton · 03-03-2020 12:19:38

wahou, bien joué la démonstration.

Manche · 03-03-2020 14:09:22

.

Dernière modification par Manche (01-10-2022 20:31:52)

oli_v_ier · 03-03-2020 15:04:54

Super boulot ! Bravo et merci .

Tu peux le mettre dans le wiki ? Ici ou sur une page dédiée.

Une question : as-tu une idée de la surpression nécessaire pour avoir une puissance de chauffe suffisante ?
Si on a 1 atm dans la cartouche et que la P(atm) est 0,8 bar, est-ce que ça suffit à avoir une flamme puissante ou juste une flamme molle et vacillante ?

Et petit détail : en atmosphère normalisée à 3000m la pression atmosphérique est plus proche des 0,7 atm (je lis 0,65 atm sur tes graphiques).

Lutosa · 03-03-2020 15:23:58

Chouette travail.

Est ce que les résultats seraient significativement différents avec des cartouches à 40% de propane et 60 % de butane (comme les Coleman extrêmes données pour « fonctionner » jusqu’à -27) ?

florencia · 03-03-2020 15:26:29

Grand merci Raphus pour ce travail et les informations pratiques à retenir

Question indirecte que je me suis posée cet hiver pour une future balade hivernale de longue durée, j'avais lu quelque part (mais je ne retrouve pas la source) que la consommation de gaz est plus importante en mode liquide que gazeux (avec un réchaud inversé). En partant de cette hypothèse (à confirmer ?), je m'étais dit qu'il y avait peut-être un intérêt à utiliser la cartouche en mode normale chaque fois que la T°C est au-dessus, de -10°C donc, et en dessous, en mode inversé, afin d'économiser au maximum les réserves de gaz.
Au final, cela a-t-il potentiellement un intérêt, ou cela est contre-productif du fait de l'appauvrissement accéléré du propane ? Ajout: la présence de propane est moins ou pas indispensable en mode liquide, si ?
Merci pour vos avis

Flo

Dernière modification par florencia (03-03-2020 15:51:46)

oli_v_ier · 03-03-2020 15:55:02

florencia a écrit :

#558689j'avais lu quelque part (mais je ne retrouve pas la source) que la consommation de gaz est plus importante en mode liquide que gazeux (avec un réchaud inversé).

Le combustible arrive à l'état gazeux dans les deux cas, sa combustion se fait de la même manière.
Mais je vois deux possibilités de surconsommation : peut-être que ta source considérait qu'en inversé la puissance est moins facilement réglable et que c'est difficile de faire mijoter, donc que pour les besoins de faible puissance on peut être amené à gaspiller si on n'arrive pas à reduire la puissance (dépend du modèle de réchaud et des aptitudes de l'utilisateur).
Il y a aussi la purge en fin de chauffe : pour éviter de laisser du combustible liquide dans le tuyau d'arrivée, dans les dernières secondes de chauffe je repasse en cartouche droite. Si l'utilisateur ne le fait pas, il perd davantage de combustible au moment de déconnecter la cartouche (masse volumique du liquide > masse volumique du gaz).

ith · 03-03-2020 16:13:55

Merci pour le taf!

Deux remarques :

1. Les cartouches Primus Winter Gas ont en plus dans la cartouche un buvard sensé faciliter la diffusion du gaz (en augmentant la surface d'échange je suppose). Je ne sais pas si cela a un intérêt, ou un intérêt pratique.

ici : https://www.primus.eu/product-guide/primus-gas/

et là : https://hikinginfinland.com/2015/02/pri … r-gas.html

2. Il existe des réchauds avec un régulateur de pression. C'est censé compensé la variation de pression en fonction de la température, de l'altitude et de l'état de la cartouche. Je ne sais pas si cela a un intérêt, ou un intérêt pratique.

Sinon la règle que l'on retrouve le plus souvent c'est qu'il est possible de se servir d'un réchaud à gaz colonne jusque vers -10°C, et d'un réchaud inversé jusque vers -18°C (0°F) avec les meilleurs mélanges. Pas obligatoirement des limites théoriques, plutôt des limites pratique.

Lutosa · 03-03-2020 16:14:24

Pour poser la même (deuxième) question que Florencia: est-ce que le mode inversé permet encore d’utiliser par -15 une cartouche dont il ne resterait que 100% de butane ? Ou bien c’est le même résultat qu’avec un réchaud droit ?

oli_v_ier · 03-03-2020 16:18:50

Lutosa a écrit :

#558706Pour poser la même (deuxième) question que Florencia: est-ce que le mode inversé permet encore d’utiliser par -15 une cartouche dont il ne resterait que 100% de butane ? Ou bien c’est le même résultat qu’avec un réchaud droit ?

Même résultat.

ith · 03-03-2020 16:25:01

Lutosa a écrit :

#558706Pour poser la même (deuxième) question que Florencia: est-ce que le mode inversé permet encore d’utiliser par -15 une cartouche dont il ne resterait que 100% de butane ? Ou bien c’est le même résultat qu’avec un réchaud droit ?

Oui...mais il faut pouvoir dans un premier temps "préchauffer" le réchauffeur qui assure la vaporisation du gaz en phase liquide vers gazeux.

Ce qui ne peut se faire que sous le mode gazeux et donc utiliser un artifice pour réchauffer la bouteille ne contenant plus que du Butane.

oli_v_ier · 03-03-2020 16:27:36

ith a écrit :

#5587052. Il existe des réchauds avec un régulateur de pression. C'est censé compensé la variation de pression en fonction de la température, de l'altitude et de l'état de la cartouche. Je ne sais pas si cela a un intérêt, ou un intérêt pratique.

Ces régulateurs comparent pressions intérieure et extérieure : une valve automatique ajuste le débit pour maintenir la puissance.
En gros il fait automatiquement ce qu'on fait quand on ouvre un peu la vanne quand la pression intérieure baisse, à cause par exemple du refroidissement de la cartouche lors de la chauffe (du à la vaporisation du combustible).
Je verrais plutôt ça comme un petit confort dans certaines conditions. Mais ça ne permet pas d'économiser du combustible ou d'avoir davantage de pression que ce que permet le fait de tourner manuellement la vanne.

Le forum de la randonnée légère ou ultra-légère !

Annonce

#26 28-02-2020 22:30:15

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#27 28-02-2020 23:08:34

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#28 29-02-2020 01:29:46

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#29 29-02-2020 02:45:03

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#30 29-02-2020 13:28:28

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#31 29-02-2020 14:41:08

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#32 29-02-2020 15:10:08

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#33 29-02-2020 15:12:16

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#34 29-02-2020 15:15:47

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#35 29-02-2020 16:43:17

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#36 29-02-2020 17:04:53

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#37 29-02-2020 17:29:24

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#38 29-02-2020 17:32:46

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#39 03-03-2020 10:48:40

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#40 03-03-2020 12:19:38

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#41 03-03-2020 14:09:22

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#42 03-03-2020 15:04:54

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#43 03-03-2020 15:23:58

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#44 03-03-2020 15:26:29

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#45 03-03-2020 15:55:02

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#46 03-03-2020 16:13:55

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#47 03-03-2020 16:14:24

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#48 03-03-2020 16:18:50

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#49 03-03-2020 16:25:01

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

#50 03-03-2020 16:27:36

Re : [Réchaud] Températures minimum cartouches de gaz

Pied de page des forums