Impariamo a conoscere l'energia: i BTU.
Metti 1 libbra di acqua (poco meno di una pinta di birra) sul fornello e attaccaci un termometro. Accendi la stufa e guarda l'acqua riscaldarsi sul termometro.
Stai guardando l'energia in azione. Ogni 1 grado di aumento della temperatura significa che hai aggiunto 1 "BTU" (British Thermal Unit) di energia all'acqua. Quindi se è 62F e stai andando a 212F, ci vuole - puoi indovinare? 150 BTU per alzare quella libbra d'acqua di 150 gradi.
E ora questo. Puoi calcolare quanti BTU al minuto la tua stufa può immettere nell'acqua (a quella impostazione della fiamma). Destra?
Quindi quanti BTU ci vogliono per arrivare a 213 gradi, cioè evaporare dal vapore acqueo? È solo un altro grado. Un altro BTU, giusto? No.
In effetti puoi cronometrarlo. Sai quanti BTU al minuto spegne la stufa. Quanti minuti per far evaporare tutta l'acqua? Questo ti dirà quanti BTU ci vogliono. Si tratta di circa 1000 BTU. Ciò converte l'acqua da liquido 212F a vapore 212F.
Qual è il problema? Questo è chiamato il calore latente di vaporizzazione noto anche come calore latente di entalpia. È l'energia necessaria per il cambio di stato da liquido a gas. Devi pompare quei 1000 BTU nell'acqua calda per farlo bollire.
A proposito, quando un riscaldatore o un condizionatore d'aria specifica BTU, significa davvero BTU all'ora. Questa è un'unità di velocità , che indica la potenza (come i watt) non l'energia. Un vero BTU è quello che hai appena fatto sul fornello.
E ... anche il propano ha quello
Pensa a come funziona il propano liquido. Viene fornito come liquido. Si trova nel serbatoio come un liquido. Ma lo usi come gas. Allora cosa sta succedendo? Quando apri la valvola, parte del propano bolle per produrre il gas che stai utilizzando.
Ma aspetta. Non ci vuole un sacco di energia per convertire da liquido a gas? Tipo 1000 BTU per libbra? Sì. Sì lo fa. Circa 1/5 di acqua: 184 BTU / lb, che è ancora significativo. Allora da dove viene quell'energia?
Il propano la assorbe dal propano nel serbatoio. Quindi, se hai iniziato con 80 gradi F di propano liquido (diciamo che è estate), presto avrai 70 gradi F di propano liquido. Poi 60 gradi F di propano man mano che usi sempre di più ... 50 gradi F ... 40 gradi F ... e tra l'altro, hai appena scoperto come funziona l'aria condizionata :)
Nel frattempo, il il serbatoio viene riscaldato dall'ambiente. La velocità di trasferimento del calore è determinata dalla differenza di temperatura (propano vs esterno). In estate, è facile: una differenza di 40 gradi (80F contro 40F) assorbe il calore due volte più velocemente di 80F contro 60F. Raggiunge un equilibrio in un punto o in un altro. In estate.
Ma quando lo fai in inverno, dì che fuori è 0F ... fai funzionare il propano e diventa più freddo ... -20 ... -40 ... Ora la tua differenza di temperatura è 20 gradi ... poi 40 gradi e il trasferimento di calore raddoppia ... Tranne che succede qualcosa a -40 . Questo è il punto di ebollizione del propano naturalmente (come il 212F dell'acqua). Al di sotto di questa temperatura, non vuole affatto bollire. Quindi quello che esce dal tubo è propano liquido (che non vuoi) o propano troppo poco. In ogni caso, la fornitura di propano è interrotta.
E poiché la temperatura esterna è così bassa, il serbatoio del propano ha pochissime fonti di calore. Di conseguenza, può produrre pochissimo gas.
Ma ovviamente è esattamente quando la tua richiesta è massima, non è vero? La tua fornace sta funzionando, il generatore sta lavorando sodo, stai cucinando, usando acqua calda ...
Risolvendolo
Come hai scoperto, puoi mettere dell'acqua calda sul serbatoio, che inietterà temporaneamente un po 'di calore, per far sì che il propano possa far bollire più gas. Ma di certo non durerà. Peggio ancora, quel serbatoio di propano congelerà l'acqua che lo tocca, quindi verrà sprecata altra acqua, poiché non scioglierà nemmeno il ghiaccio che si è incrostato sul serbatoio da versamenti precedenti. Quindi quella strategia non si estenderà davvero.
La tua scommessa migliore, a breve termine, è semplicemente ridurre il pareggio. Ridurre la cottura, l'uso di acqua calda e il carico del generatore. Ovviamente non posso fare molto per il carico del forno. Potresti anche mettere un termometro sul serbatoio corretto e sapere solo di ridurre il consumo di gas quando il serbatoio diventa troppo freddo.
Puoi anche provare a mantenere il serbatoio pieno. Quando il propano tocca solo il fondo 1/4 del serbatoio, significa che il calore si trasferisce solo attraverso 1/4 dell'area di contatto con l'esterno. (Più un po 'di conduzione lungo i lati del serbatoio in acciaio). Più propano significa anche più massa termica nel propano, il che aiuta con scoppi di utilizzo a breve termine.
Mantieni la neve libera da tutto il serbatoio. Il fondo del serbatoio è la superficie più affidabile poiché funziona a tutti i livelli di riempimento: non puoi permetterti di averlo fuori servizio. Vuoi che il vento sferzi liberamente attraverso la parte inferiore del serbatoio; se è bloccato dalla neve, porta via gran parte della tua fonte di calore quando è quasi vuota.
Sembra super strano vedere l'aria ambiente 0F o -10F come una fonte di calore, ma per mantenere un serbatoio di propano sopra i -40, funziona .
Puoi provare a riscaldare il serbatoio. Ad esempio, realizzano nastri termici progettati per impedire il congelamento dei tubi dell'acqua; potresti avvolgerlo attorno al serbatoio, concentrandoti sul fondo. Oppure puoi mettere l'antigelo del generatore là fuori su un paio di tubi isolati e avere alcuni tubi di acciaio legati al fondo del serbatoio per riscaldarlo. Assicurati solo che sia una fonte di calore basso che non superi i 200 gradi F circa e non abbia fiamme libere. Potrebbe essere utile discutere le opzioni con il tuo fornitore di propano.
Potresti anche provare a fissare delle "alette di raffreddamento" sul serbatoio; l'obiettivo è quello di assorbire il calore piuttosto che irradiarlo. Si desidera aumentare il più possibile la superficie termica del (fondo del) serbatoio.
Puoi anche aumentare la superficie ottenendo un serbatoio più grande. Vuoi un serbatoio sottile e stretto, non corto e paffuto, per massimizzare la superficie.
Non isolare molto
E non vuoi isolare il serbatoio; almeno, non isolare più dell'area intorno al riscaldatore. Il libero contatto del serbatoio d'acciaio con l'aria è il modo in cui funziona normalmente .
Alcune soluzioni di riscaldamento del serbatoio isolano l'intero serbatoio. Ma questo è dovuto a un'idea sbagliata del problema, e l'effetto è di farti fare affidamento al 100% sulla soluzione di riscaldamento! Se si rompe, l'erogazione di propano fallisce perché il serbatoio non può più assorbire il calore dall'ambiente.
Seguiamo la palla che rimbalza. Dobbiamo mantenere la temperatura del propano ben al di sopra di -40. Supponiamo che l'aria ambiente sia 0F. Usiamo un sistema che riscalda il 5% della superficie del serbatoio a 150F, fornendo un ottimo trasferimento di calore, e l'area circostante è isolata in modo che la nostra fonte 150F non riscaldi il mondo. Con la convezione (auto-agitazione del liquido) otteniamo il propano riscaldato fino a -5F anche mentre il gas viene aspirato. Quindi teniamo anche a -5. La preoccupazione è "oh no! Con solo il 5% del serbatoio isolato, riscalda il mondo attraverso il 95% non isolato del serbatoio!" In realtà, no, non lo è. . Il propano a -5F è più freddo dell'esterno a 0F, quindi il calore si sta ancora spostando dall'esterno nel serbatoio. Fuori sta aiutando, non rubando. Ovviamente, un sistema di riscaldamento potrebbe installare una certa intelligenza per garantire che il riscaldatore non funzioni mai inutilmente, confrontando le temperature interne ed esterne, e funzionando solo quando l'assorbimento esterno è insufficiente.
L'isolamento ha senso solo quando hai a che fare con il freddo estremamente aspro della Siberia / Valdez / Nuvanut, dove l'aria ambientale è -20 o inferiore è una cosa normale.