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protocole_de_test_pour_rechaud_de_randonnee

Bonjour,

Ce “test standard” s'adresse à tout ceux qui fabriquent leurs propres réchauds et qui veulent les tester et les comparer, il permet aussi de tester les réchauds du commerce sur les mêmes bases.

Ce test n'est qu'un outil qui permet une comparaison sur quelques critères , il ne prétends pas dire que tel réchaud ou tel combustible est mieux que tel autre, il y beaucoup de critère à prendre en compte dans le choix d'un réchaud, voir la page: choisir_son_rechaud

Suite aux divers échanges sur le sujet, voici le protocole de mesure de rendement des réchauds de randonnée, tout type et tout combustible, que nous avons déterminé.
La discussion associée est ici: http://www.randonner-leger.org/forum/viewtopic.php?id=24578

Protocole simplifié :

Mode opératoire

_ Décrire le réchaud et son combustible (par exemple: mini p3rs, 8 g (10 ml) d'alcool à 95°)

_ En guise de popote, une boite de conserve “standard” (99 × 118, 850ml, dites 4/4) avec 500 ml d'eau (1/2 L)

_ Test dans un endroit abrité, pas de vent, pas de pare vent, pas de couvercle.

_ Démarrage du chrono à l'allumage du réchaud. (s'il faut attendre le mode “gazinière” ou un feu “établi”, donner le chrono du placement de la popote)

_ Quantité de combustible définie pour ne pas atteindre l’ébullition, donner obligatoirement selon le type de réchaud:

  • alcool - masse totale utilisée (de préférence et pour standardisation: 10 ml d’alcool soit 8 grammes d'alcool 95°).
  • alcool solidifié - masse totale utilisée (préciser si possible, esbit, autres…)
  • gaz - différence de masse de la cartouche de gaz (pesage avant et après le test)
  • bois - masse de la quantité de bois de cagette (cagette légère en peuplier, tout le bois doit être mis avant allumage)
  • essence - masse et type à définir

(pour rappel: 10ml d'alcool équivalent à 8 grammes)

Les mesures à faire:

  • M comb -la masse totale du combustible utilisé. (y compris celui utilisé pour un “préchauffage” éventuel ou qui brûle encore (bois) quand on retire la popote)
  • Ti - la température initiale de l'eau
  • Tf - température de l'eau au retrait de la popote. (avec le même thermomètre que pour Ti)
  • t1 - chrono au placement de la popote (si il faut attendre le mode “gazinière” ou un feu “établi”)
  • t2 - chrono soit à l'extinction du réchaud, soit au retrait la popote si retrait avant extinction.

Les calculs (simplifiés) à faire.

  • l'écart de température d'eau mesuré:….∆T(°C)…….= Tf - Ti = ?
  • le temps de chauffe “utile”:………………t………….= t2 - t1 = ? (en secondes)
  • le coefficient de rendement:……………Rc…………= 500 x ∆T / M comb = ?
  • la puissance utile en watt:………………P………….= 2095 x ∆T / t = ?

Puis remplir une nouvelle ligne sur cette feuille de calcul en précisant “selon le protocole de rendement” dans la case “commentaires”.
https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0Ar_vUyO9Ygi9dERCSVQ0WXFEc005b0tNcU1kZ0JfRVE#gid=4

Ou ici pour les réchauds bois:
https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0Ar_vUyO9Ygi9dERCSVQ0WXFEc005b0tNcU1kZ0JfRVE#gid=8

Et enfin, donner vos résultats (voir exemple) ici : http://www.randonner-leger.org/forum/viewtopic.php?id=24578

(Le protocole complet, ainsi que l'explication et le détails des calculs se trouve en bas de page pour ceux qui le souhaitent)



Pour mémoire:

Cette idée avait été initiée pour les réchauds à alcool par kstt sur un autre fil.
http://www.randonner-leger.org/forum/viewtopic.php?pid=299640

J'avais, pour ma part, crée un fil pour discuter d'un protocole de test pour réchaud à alcool sans interférer avec le sien.
http://www.randonner-leger.org/forum/viewtopic.php?id=23237&p=1

Chouxrave, quant à lui, a créé une feuille de calcul que je trouve bien pratique pour compiler les données obtenues.
https://docs.google.com/spreadsheet/ccc?key=0Ar_vUyO9Ygi9dERCSVQ0WXFEc005b0tNcU1kZ0JfRVE#gid=4

Antoinepierre, Phil67, Ultra, waldganger, fredlafouine ont réalisés de nombreux tests et étés, parmi d'autres, contributeurs à définir le protocole.

Avec votre accord, j'aimerais faire ici la synthèse de tout ces travaux et idées, et proposer un outil qui permettrait de comparer entre eux tous les réchauds de randonnée que nous utilisons, qu'ils soient à alcool, solidifié ou non, à gaz, à bois, à essence ou autre…

Nota: Pour uniformiser, le calcul du coefficient de rendement utilise ici les masses d'eau et de carburant et non plus les volumes. Cela permet d'avoir les mêmes unités quelque soit le combustible et s'accorde avec la feuille de calcul de chouxrave, mais ces coefficients ne sont plus comparables avec ceux de kstt qui lui utilisait les volumes.

Nombres d’entre nous ont déjà longuement travaillé sur le sujet des réchauds, sur les meilleurs choix à faire en fonction de la durée de la randonnée ou des conditions que l'on prévoit de rencontrer, et il y a déjà dans le wiki et sur le forum une grande richesse d'informations.

Le but de ce protocole n'est pas de revenir sur ce qui à déjà été fait, mais d'offrir un outil pour tous ceux qui bricolent ou testent des réchauds afin qu'il puissent comparer leurs données et améliorer encore leurs systèmes de chauffage.



Version complète du protocole:

Mode opératoire

_ Préciser le type de combustible.
_ Décrire au mieux le réchaud utilisé, son fabricant ou sa construction si c'est une fabrication maison.
_ Donner la distance de la base des flammes à la popote. (ce paramètre semblant déterminant au moins pour les réchaud alcool)
_ En guise de popote, utilisation d'une grosse boite de conserve “standard” (99 × 118, 850ml, dites 4/4).
_ Test dans un endroit abrité des courant d'air, température de l'air entre 10 et 25°C, pas de vent, pas de pare vent, pas de couvercle.
_ Démarrage du chrono à l'allumage du réchaud.
_ Si la popote ne peut pas être posé de suite et qu'il faut attendre le mode “gazinière” ou un feu “établi”, donner le chrono du placement de la popote.
_ Le volume d'eau à chauffer défini est 500 ml soit une masse “M eau” de 500 g.
_ Quantité de combustible définie pour ne pas atteindre l’ébullition, donner obligatoirement selon le type de réchaud:

  • alcool - masse totale utilisée (de préférence et pour standardisation: 10 ml d’alcool soit 8 grammes d'alcool 95°).
  • alcool solidifié - masse totale utilisée (préciser si possible, esbit, autres…)
  • gaz - différence de masse de la cartouche de gaz (pesage avant et après le test)
  • bois - masse de la quantité de bois de cagette (cagette légère en peuplier, tout le bois doit être mis avant allumage)
  • essence - masse et type à définir

(pour rappel: 10ml d'alcool équivalent à 8 grammes)

Les mesures à faire:

  • M comb -la masse totale du combustible utilisé. (y compris celui utilisé pour un “préchauffage” éventuel ou qui brûle encore (bois) quand on retire la popote)
  • Ti - la température initiale de l'eau
  • Tf - température de l'eau au retrait de la popote. (avec le même thermomètre que pour Ti)
  • t1 - chrono au placement de la popote (si il faut attendre le mode “gazinière” ou un feu “établi”)
  • t2 - chrono soit à l'extinction du réchaud, soit au retrait la popote si retrait avant extinction.

Explication et détails des calculs:

  • Calcul du coefficient de rendement “Rc” selon la méthode de kstt, mais adaptée pour s'accorder à la feuille de calcul de chouxrave:
    (utilisation des masses à la place des volumes)

On multiplie la variation de température de l'eau par le rapport de la masse d'eau à la masse de combustible, soit:
Rc = (Tf - Ti) * M eau / M comb. (pour info, l'unité du résultat est le kelvin K)

  • Calcul de la quantité de chaleur absorbé par l'eau en Joules:

Q = (Tf-Ti) * Cp eau * M eau……soit ici: Q = (Tf-Ti) * 4190 * 0.5……ou encore:Q = (Tf-Ti) * 2095
Pour rappel, la capacité thermique spécifique de l'eau “Cp eau”(la quantité de chaleur qu'il faut pour augmenter la température de 1 kg d'eau de 1°C) est 4187 J/ Kg*K (ici arrondi à 4190)

  • Calcul de la puissance utile du réchaud dans “ces conditions” (avec une boite de conserve et les autres conditions du protocole)

La puissance utile “P” (en Watts) est la quantité de chaleur “Q” absorbée (en joules) divisé par le temps utile de chauffe “t2 - t1” (en secondes), soit : P = Q / (t2-t1)

  • Les calculs fait dans la feuille de calcul de chouxrave:
    1. Puissance théorique du réchaud : P = PCI comb (en J/g) * M comb (en g) / temps de chauffe utile (en s).
    2. Consommation du combustible : M comb (en g) / t (min)
    3. Rendement = Cp eau (en J/kg.K) * M eau (en kg) * ∆T ( en K) / PCI comb (en J/g) * M comb (en g)




Pour exemple:

Test sur mini p3rs avec 8 grammes d'alcool (10ml) à 95°C et 500ml d'eau.
Distance des trous au haut du réchaud (base des flammes à la popote) : 10mm

Mesures:
M comb: 8 grammes d'alcool 95°C
Ti : 21°
Tf : 76°
t1 : 50s (chrono au placement de la popote )
t2 : 400s (chrono à l'extinction du réchaud )

  • l'écart de température d'eau mesuré:….∆T(°C)…….= Tf - Ti = 76-21 = ………………………55°C
  • le temps de chauffe “utile”:………………t………….= t2 - t1 = 400-50 = …………………….350 s
  • le coefficient de rendement:……………Rc…………= 500 x ∆T / M comb = 500*55/8 = …..3437.5
  • la puissance utile en watt:………………P………….= 2095 x ∆T / t = 2095*55/350 = ……..329 W

Les calculs effectués dans la feuille de calculs de chouxrave donnent une puissance théorique de 613W, un débit carburant de 1,4g/min, et un rendement de 54%.

Détail des calculs de l'exemple:

Calcul du coefficient de rendement (selon la méthode de kstt adaptée avec les masses): Rc = (Tf - Ti) * M eau / M comb. = (76-21)*500/8 = 3437
(pour info, le calcul avec les volumes donnait:(76-21)*500/10 = 2750)

La quantité de chaleur absorbé Q en joule est : Cpeau * masse d'eau en kg * (Tf-Ti) = 4190*0.5*(76-21)= 115225 Joules

Soit une puissance utile P de Q/(t2-t1) = 115225/ (400-50) = 329 W

Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) de l'alcool utilisé est 26.8 MJ/kg (voir discussion et/ou feuille de calcul de chouxrave)

  • Puissance théorique P = PCI comb (en J/g) x M comb (en g) / temps de chauffe utile (en s)= 26800*8/350 = 613 W
  • consommation du combustible : M comb (en g) / t (min) = 8/5'50“ = 1.4 g/min
  • Rendement = Cp eau (en J/kg.K) * M eau (en kg) * ∆T ( en K) / PCI comb (en J/g) x M comb (en g)=4187*0.5*55/26800*8 = 54%
protocole_de_test_pour_rechaud_de_randonnee.txt · Dernière modification: 2015/03/05 13:01 par Ricardito