Тесты горелок и способов кипячения воды

Костер, горелки и приготовление еды в outdoor

UPD: 20.12.2020 Найдена статья на англоязычном ресурсе с видео о том как надо тестировать горелки. Там же единственное видео, которое я видел, о том, как это следует делать. Обратите внимание воду со льдом и замер температуры баллонов. Там же можно отправить свои данные тестов для пополнения базы.

Несколько лет назад мы начали экспериментировать с горелками. Первоначальной целью было сравнить мощность двух мультитопливных горелок, а потом все стало интереснее. На момент написания статьи проведено более сотни экспериментов и выпито более двухсот литров чая (отходы производства).

Осторожно, внизу много графиков, цифр и инфы для задротов! Если вы только начинаете осваивать вопрос приготовления пищи на природе, то прочитайте сначала статьи: о видах горелок, о посуде,  об организации приготовления еды в походе. А потом возвращайтесь сюда.

Что в этой статье, оглавление:

  • Условия проведения эксперимента
  • мощность горелок
  • разное топливо
  • расход топлива
  • овальные каны на горелках
  • радиатор
  • экран ветрозащиты как тепловой
  • титановая посуда
  • разные форсунки для мультитопливных горелок
  • безопасность горелок

Условия проведения эксперимента

Самое главное, чего мы достигли: нашли условия, которые необходимо соблюдать, чтобы свести к минимуму погрешность эксперимента в домашних условиях. Ко многим положениям мы пришли тоже далеко не сразу. Пожалуйста, если вы хотите проверить, дополнить наши исследования используйте информацию из этого раздела.

  • Воду для экспериментов следует заранее подготовить. Налить в емкости (я наливал ванную) воды заранее и дать постоять несколько часов (для ванной это минимум 6 часов, обычно я наливал её за сутки до экспериментов), дабы весь объем воды стал одинаковой температуры. Наливать воду из под крана, даже сохраняя положение смесителя – недопустимо, температура воды в трубах меняется. Искусственно готовить воду подогревая или охлаждая её до определённой температуры не следует. Это трудозатратно и крайне тяжело сделать весь объем воды точно одинаковой температуры. Наблюдения с термометром показывают, что даже казалось бы кипящий объем воды в кастрюле далеко не всегда равномерно прогрет – температура у дна кастрюли и на поверхности – разная. 
  • В связи с особенностью подготовки воды (выравнивание её температуры с температурой в квартире, а конкретно в ванной комнате) следует учитывать, что начальная температура воды одинакова только для серии экспериментов, проводимых в конкретный день.
  • Также не следует ориентироваться на “визуальное” кипение воды. Активное бурление, всеми экспериментаторами признаваемое за кипение, на практике оказалось 97 градусами в средней толще 3х литрового кана, а  в радиаторной посуде вода бурлить начинает уже при 90-92 градусах (об этом подробнее ниже в разделе про радиаторы).  Нами был создан прибор на основе электронного термометра (Модель термометра  DS18B20, остальная электроника на Arduino), позволяющий точно измерять температуру и писать в память лог закипания, на основе которых можно было строить графики. Прибор ставил отметку о закипании при достижении температуры 97 градусов, так как большего достичь редко удавалось, и на практике человек уже давно снимет такой чайник с плиты визуально определив воду как кипящую. (также см. ниже  про давление).

  • Объем воды в кастрюле следует определять с помощью электронных весов. Производители посуды ставят риски, символизирующие наполнение посудины до определенного объема, часто от балды. Также вам будет сложно не наклонять кастрюлю, так чтобы вода достигла риски только с одного края.
  • Расход бензина или иного топлива также фиксируйте с помощью электронных весов.
  • Открытая форточка между двумя разными экспериментами влияет на результат.
  • Если не указано специально, нами использовались газовые баллоны заводской заправки истраченные менее, чем на 50%.В случае с кипячением на жидком топливе, канистры были заполнены минимум на 50%, а давление в них увеличивалось в зависимости от мнения экспериментатора в данный момент о необходимости данного действия с целью поддержания максимальной мощности горелки. Каждый новый день тестов использовались прочищенные мультитопливные горелки. 
  • Кухонные бытовые плиты, подключенные к магистральному газопроводу значительно уступают по мощности туристическим горелкам. (По-видимому, это связано с тем, что давление в трубе, идущей к квартирам, не повышают высоко из соображений безопасности.) Вторая включенная конфорка уменьшает мощность первой, т.к. давление в трубе идущей к плите не меняется.  Это следует знать тем, кто захочет тестировать посуду или влияние каких-то внешних условий на кипячение, а не сами горелки.

  • Тесты на 1 литре воды малоинформативны. Разница в кипячении столь малого объема воды в разных кастрюлях, разными горелками будет часто столь мала, что её вполне можно списать на погрешность эксперимента.
  • Давление в ходе экспериментов не учитывалось (мы рады были просто возможности собраться, где уж там подгадывать нужное атмосферного давления, а барокамеры с вентиляцией у нас к сожалению нет). В прилагаемом файле желающие могут найти дату каждого эксперимента и найти в интернете на сайте архивов погоды показания барометров в этот день на юго-западе Москвы. Высота большинства экспериментов была 224 метра над уровнем моря. (По данным: http://www.etomesto.ru/map-moscow_relyef/ + высотность квартиры)

Итак, что удалось узнать для практики? Для кого-то ничего нового не будет, у кого-то, возможно, какие-то мифы развенчаются.

Мощность

Начали мы с того, что хотели сравнить Kovea Booster и  MSR Whisperlight. На кастрюлях маленьких по объему (1-2 литра) побеждала Ковеа (до пары минут), но потребляла до 5 грамм больше бензина. А более кастрюлях большего диаметра (от 22 см примерно) горелки сравнялись и где-то MSR начала побеждать. Разницу объяснили разным диаметром короны пламени – у MSR она больше. В целом разница по мощности у этих горелок незначительна и в реальных условиях будут более значимы другие параметры, влияющие на удобство использования и живучесть горелки.  Подробное сравнение этих горелок можно прочитать ТУТ. 

Из мультитопливных горелок, попавших к нам в руки Primus MFS 3288 показал весьма скромные результаты по мощности. Из небрендовых Track Dual вел себя крайне не стабильно  и непредсказуемо в потреблении топлива и по мощности. Чтобы превратить его в более постоянный агрегат ему заменили насос на ковеевский оригинальный. Китайский клон Boostera – BRS 8 вел себя также как ковеевская оригинальная горелка, но на всякий случай его ключевые части (насос, редуктор, шланг, форсунка) были заменены на оригинальные ковеевские.

Из чисто газовых мы тестили KOVEA TKB-9901 (работает только от цанговых баллонов), которая предсказуемо показала скромные результаты – это горелка для небольшой компании и не зимой. Накручивающаяся на баллон ноунейм Tramp ( крайне похожая на  MSR Poket-rocket), как и гласила теория, обогнал шланговые мулититопливки по мощности. BRS Titan mini до того нагрел свою ножку, что она погнулась под весом 1 литра воды. Такой китайский титан.

Шланговые только-газовые горелки мы не тестили, ибо эксперементаторам, как владельцам мультитопливок, это было совсем не интересно. Накручивающиеся на баллон горелки с идущими в комплекте радиаторными котелками (типа Jet Boil) рассмотрены в разделе “радиаторы”.

Разное топливо

Нефрас  (галоша) и неочищенный бензин по калорийности немного отличаются. В среднем при тестах на 3 литрах воды 92 бензина уходило на 5 грамм больше. Ещё в реальности бензин с заправки будет быстрее нефраса загрязнять горелку и, чтобы сохранять максимальную мощность устройства, горелку придется чаще чистить. Газ превышает бензины по калорийности, если бы он не был еще упакован в металл, был бы более выгодным топливом в плане веса.

Специального сравнения цанговых баллонов (дихлофосных) по сравнению с резьбовыми мы не проводили, но во всех тестах цанговые показывали более низкие показатели мощности (видимо из-за разницы давления).

Расход топлива

Повышенный расход топлива не всегда увеличивает мощность и соответственно сокращает время готовки. Но это видно на данных тестов, на практике конечно лучше пускать горелку на полную.

На разогрев мультитопливной горелки при комнатной температуре достаточно 0,3 мл бензина, что совершенно не сказывается на расходе. Тогда как в шланге горелки после окончания готовки бензина может остаться до пары грамм.

Крышка

Крышка работает на кастрюлях с большой площадью испарения, на слабых горелках при большом количестве воды (3 литра и более) и на ветру.

Если вы кипятите литр воды на мощной мультитопливке в палатке – крышка вам ни к чему. В некоторых экспериментах у нас получалось так, что с ней даже медленнее на несколько секунд, что можно объяснить погрешностью измерений. Если вы кипятите 3 литра на газовой горелке с почти пустым газовым баллоном – накройте крышкой.

 

Максимальный эффект от крышки в отсутствие ветра достигал 14% по сравнению с кипячением без неё. Это был эксперимент на кухонной газовой плите с пятилитровой кастрюлей, наполненной тремя литрами (т.е слабая горелка+большой объем воды+ большая площадь контакта с воздухом).  А при ветре (моделировался с помощью кулера от процессора) эффект крышки достиг 25% (так же во время теста на газовой плите).

ветер дует на воду. Подразумевается, что пламя прикрыто ветрозащитой, как это было бы реальных условиях

Кипячение в овальном кане

Кипячение в посуде, диаметр которой меньше, чем диаметр короны пламени горелки крайне не эффективно и может применяться только в крайних случаях. Так большая часть энергии идет мимо котелка. Часто это происходит когда на горелке кипятят кружку или турку с кофе или ставят узкий овальный кан.

Широкий овальный кан прогревается не равномерно, если горелку поставить по центру (не случайно кастрюли домашние для круглых конфорок тоже круглые, для того, чтобы тепло не уходило в атмосферу), поэтому некоторые практикуют кипячение овального кана (предназначенного для костра) на двух горелках, что может давать выигрыш по времени (а может и не давать), но всегда приводит к повышенному расходу топлива.

Эксперимент с 1,9 литра проводился два раза (результаты через /)

Наиболее вероятная ситуация, что вам придется кипятить в овальном кане большой объем воды, например 4 литра

В этой таблице нет опечаток, в первом эксперименте время действительно совпало, а во втором забыли взвесить баллон Kovea Booster.

По-видимому КПД горелок сильно зависит от притока кислорода, который две рядом стоящие горелки отбирают друг у друга и бензин не сгорает полностью.

В целом, любимый многими вариант кипятить овальный кан на двух горелках выглядит сомнительным. Хотя часто его применяют группы, которые не только не купили кан под горелки (круглый), но и применяющие дешевые газовые шланговые маломощные горелки. Возможно для них этот способ будет рабочим, так как их горелки по одной вряд ли вскипятят кан, надо только знать, что газа надо нести побольше. (Обычная история – или тратишься на снаряжение или таскай тяжести).

Радиатор

Кастрюля с радиатором экономит до 40% топлива и времени при кипячении воды и до 50% при кипячении из снега. Чем дольше проводить кипячение (кастрюля большего объема/более слабая горелка/сильнее мороз и ветер) тем, больше будет выигрыш.

Кипячения 1,2 литров из снега

Как видим радиаторная посуда однозначно работает, а вот крышка на таком маленьком объеме без ветра практически не играла роли. Всплески на графике – помешивание датчиком воды, досып снега и т.д. (Во всех этих экспериментах кипятили на мультитопливной горелке на нефрасе).

Опять видно, что радиатор работает быстрее, а крышка на радиаторной посуде “не успевает” оказать значимый эффект.

Активное бурление воды в радиаторной посуде начинается задолго до достижения температуры 99 градусов (при 90 примерно). По-видимому, это связано с тем, что более низкие слои воды нагреваются быстрей и раньше достигают состояния пара, чем происходит перемешивание и равномерный нагрев воды по всей ёмкости. Если в полевых условиях стоит задача в дезинфекции воды в радиаторной посуде – следует это учесть (мешать воду в кастрюле, дать воде покипеть).

Радиаторная большая кастрюля vs маленькая кастрюля Jet Boil

Мы сравнивали два конкурирующих друг с другом варианта: приготовить сразу 3 литра кипятка в большой радиаторной кастрюле на бензиновой горелке или вскипятить три раза по литру подряд в Jet Boil и ему подобных системах. (В реальности кипяток приготовленный одним из способов выливают в большую кастрюлю, где уже варят еду/заваривают чай).

По времени всё понятно – однозначный выигрыш системы с большой кастрюлей.

С весом всё хитрее. Во-первых, это опять не опечатка. Расход везде был одинаков. Но в случае с газом мы тратим газ в железных тяжелых баллонах (баллон Кovea с 450 граммами газа  весит 665 грамм), а в случае с бензином – бензин из пластиковой бутылки. А вес кастрюль и тяжелой мультитопливки, и той второй горелки где будет идти готовка? Посчитайте исходя из вашего снаряжения, количества участников, продолжительности похода и планируемого расхода топлива, способа готовки. У меня получилось так, что на группу в 10 человек почти всегда будет выигрывать вариант с большой кастрюлей на бензиновой горелке.

Экран ветрозащиты как тепловой

Польза от экрана ветрозащиты по своему прямому назначению достаточно очевидна всякому, кто использовал горелку в горах или просто на ветру. Нас интересовало работает ли он не только как защита от ветра, но и как экран для сохранения тепла. Т.е. имеет ли смысл использовать ветрозащиту внутри палатки, дома, там где ветра нет.

Кажется да.

Выигрыш по весу кажется незначительным, но на практике ветрозащиту в поход вы возьмете и так и так, и вопрос обычно в том, поставить ли её сейчас или полениться.

Титановая посуда

Отдельная статья о посуде есть ТУТ

Мы пытались проверить распространенное мнение о том, что титановая посуда для горелок из-за пониженной теплопроводности материала хуже в плане скорости кипячения воды. Объективных данных об этом получено не было. По крайней мере разницы при кипячении 1 литра мы не увидели, а кастрюли большего размера одинаковой формы нам никто пока не предоставил;) По-видимому это связано с тем, что титановые изделия для горелок тоньше алюминиевых или стальных котелков и тем самым теплопроводность итогового изделия равна или больше аналогичных изделий из алюминия или стали.

Разные форсунки для мультитопливных горелок

Разные форсунки в MSR нужны только для тишины работы, на КПД они никак не влияют. Эти данные были получены при кипячении 1 литра воды, возможно, при больших объемах что-то будет заметно.

Безопасность горелок

В ходе экспериментов пожар у меня на кухне мог возникнуть несколько раз, огнетушители, закупленные после того как я чудом остался жив экспериментируя со спиртовой горелкой, не применяли, но чеку сорвали. Короче статистику некую удалось собрать…  Отдельный эксперимент проводили, пытаясь горелку взорвать.

История такова. Во время одного зимнего похода, в избушке-зимовье девушка разводила мультитопливную горелку MSR Whisperlight  на бензине. Из-за дефекта крана насоса, ранее не проявлявшегося, из него наружу лился бензин. Пользователь не заметила этого. Лужа под горелкой всполыхнула. Девушка попыталась затушить горелку сначала чаем из термоса, осознав свою ошибку, накрыла  горелку кастрюлей, а затем подоспевшая вторая девушка (в это время все парни ходили за дровами) выкинула горелку в сугроб. В результате никто не пострадал, даже клеенка на столе в избушке.

После осмотра повреждений горелки выяснилось, что насос слегка оплавлен, но способен сохранять герметичность бутылки (за исключением подтекающего регулятора конечно-же). Пользоваться в походе им было стремно, благо что была вторая горелка Kovea Booster, насос которой, кстати, подключается к MSR через переходник MSR для резьбовых баллонов.

Вернувшись из похода, мы, вооружившись камерами, отправились в овраг ближайшего лесопарка взрывать дефектный насос. В емкость MSR был налит бензин на ¾ объема. Насосом создано давление, бензин начал течь через дефектное соединение. Присоединен фитиль и проволока для затаскивания в сугроб в качестве резервной системы тушения.  

А далее у нас есть 15 гб видео с 4х камер, расставленных вокруг на которых ничего не происходит 🙂 Ну  как ничего. Оно горело факелом. Но бутылки с коктейлем молотова в руках у красноармейцев, кидающих их в немецкие танки в кино, горели ярче. А потом пламя расплавило насос, пластмасса совсем перекрыла доступ к бензину внутри и все потухло. Бутылка была наполовину полной.

Так как ожидаемого бабаха не произошло, мы выкрутили остатки насоса и в бутылку был вставлен фитиль, обильно смоченный бензином. Загорелось, но не интересно потом снова потухло. Не везде даже краска слезла.

Других печальных историй с бензином я не видел. Возможно это из-за того, что пользуются им аккуратней, но статистика неумолима: пламя било из редуктора, присоединённого к газовому баллону на моей кухне два раза и два раза при реальном использовании:

  • После того как я собрал горелку частично из родных, а частично из купленных отдельно запчастей, не подошедших по диаметру – оттого и травило. Закрыл подачу топлива, пихнул все в раковину.;
  • После попытки сменить быстро цанговый баллон был не довернут до конца переходник – газ травил и зажегся от основного пламени под котелком. дело было в пещере и все переждали факел (пока газ не кончился полностью) за поворотом. Ничего не взорвалось.;
  • Из редуктора той самой несчастной MSR, когда я подумал, что уж на газу то она будет работать, и присоединил к ней резьбовой баллон! Перед тем как сорвать пломбу с огнетушителя я закрутил подачу газа и тем самым избежал ремонта на кухне. Да, материал для этой статьи давался не легко;
  • Не у меня лично, но на моих глазах загорелся резьбовой баллон у дежурных. По-видимому они не докрутили баллон до конца. Спасти положение удалось с помощью влажной тряпки, накинутой сверху для перекрытия кислорода.

Мораль: при использовании газовых баллонов проверяйте не травят ли газ в месте присоединения к горелке. Легче всего это сделать обонянием, приблизив нос к потенциальному отверстию. Кожей пальца в сухих безветренных условиях (прям такие как в походе, ага) тоже можно почувствовать травление газа, но, если основное пламя уже горит, то скорее всего уже будет поздно. Скорее закрывайте подачу топлива, скорее всего травит не из баллона, а из части горелки. Взрываться что-то может, только при продолжительном тепловом воздействии, которое повысит давление в баллоне. Да и если газ выходит, то давление падает. Но экспериментировать с этим я не советую:)

Спиртовые горелки я не рассматриваю вообще, так как у меня от ожогов от них до сих пор шрамы и то,что я жив вообще – чудо. Да и плохо спирт на холоде горит…

Надеюсь, статья будет обновляться и дополнятся.

Соэксперементаторы: Женя (владелец и поклонник MSR) и Паша (создатель приборчика для измерений, он же сам провел часть тестов).

Гуглотаблица с исходными данными (хрен вы там что разберете) ТУТ.

Принимаются предложения практических задач эффективное решение которых требует эксперементальных данных. Можно писать мне в ВК или смотрите страницу контакты на этом сайте.

Желаете пожечь горелки в реальных условиях? https://vk.com/shuriktravel группа моих походов, где я зову народ присоединиться 🙂