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压力调节器:提升寒冷环境下气炉表现
来源: | 作者:himalaya | 发布时间:2017-12-01 | 1540 次浏览 | 分享到:
在冬日的早晨钻出帐篷,你立刻有一个想法:热咖啡。你点着气炉并把火力开到最大,然而你发现烧水的时间比昨晚长了许多。这是怎么回事?
有经验的露营者知道,寒冷环境下气罐内的压力会下降。气炉火力的输出很大程度上依赖于气罐内的压力,当环境温度下降时,气炉火力自然也就下降了。
但是这不仅仅是低温环境的影响,用气炉烧火本身就会使气罐压力下降。因为气罐内液态燃料汽化就是一个吸收热量的过程,气罐罐体的温度也降低了——这意味着你烧开每一锅水都比上一锅水需要的时间更长。因为气罐压力在持续下降。
那么,是什么使得MSR的Reactor反应堆和WindBurner风神炉具系统能够在各种环境下始终如一地稳定保持烧开1升水所需时间,从温暖的中午,到凉爽的早晨,甚至到极寒的高海拔?答案就是这些气炉内置的微小组件,我们称之为压力调节器。

什么是压力调节器?
这个微小的组件就在气罐阀门里面。如其名称所示,它控制着有多少燃料压力被送入气炉喷嘴。MSR的炉具系统被设计在具有最佳燃烧效率的精确的燃料压力值上,压力调节器则负责保持这一压力值,而不管外部发生什么。
MSR工程师在设计反应堆和风神炉具系统时使其在气罐压力非常低的情况下也能正常工作。这样直到气罐压力低于这一压力值之前,炉具都能以最有效的方式达到最佳的燃烧效率。压力调节器确保了炉具持续获得精确的气罐压力水平。

压力调节器如何改善烧水时间
大多数户外气炉没有配置压力调节器,当气罐压力下降时燃料输出也下降了。相比之下,即使气罐压力下降,经过压力调节的气炉可以提供一致的燃烧性能。
烧水速度与时间关系图

来看一下这些数字:一个未经压力调节的气炉在环境温度21℃时达到最大热效率(即最快烧水时间),此时气罐内的压力是45磅/平方英寸。

当环境温度下降到10℃时,气罐内压力下降到30磅/平方英寸。气炉继续燃烧,气罐进一步冷却,很容易就降到罐体温度4℃和22磅/平方英寸的罐内压力。事实证明,在那个初冬的早晨,你的炉具的表现实际上还不到它标称热效率的60%。
相比之下,MSR的反应堆和风神炉具系统在仅仅15磅/平方英寸的压力条件下就能全功率运行。压力调节器确保它只接受精确的压力,而不管气罐内真实的压力如何,直到压力最终降到15磅/平方英寸以下。
只有当你的气罐几乎空了或是环境温度降到极其寒冷,气罐内压力最终降到压力调节器的极限之下,你才能感觉到炉具燃烧效率的下降。
所有这些意味着,如果气炉调节良好,你烧的第四锅水可以像烧第一锅水一样的快,而且你可以在更大范围的户外环境下享受到更高的炉具性能。

压力调节器如何工作?
MSR的压力调节器位于阀门内,配有一个小的提升阀。该阀由一个小膜片控制,膜片不断将大气压力与朝向燃料喷嘴的压力进行比较。当它读取到压力差时,膜片会打开或关闭提升阀,以允许向气罐内压入更多压力或者将其切断。这样就确保了气炉的燃料喷嘴总是能够得到我们想要的精确的压力。

所有的压力调节器都一样吗?
压力调节器是一项复杂的技术,并非所有的设计都一样。在MSR,仅仅是针对风神炉具系统的压力调节器我们就投入了大量的研发。内置的压力调节器的精度公差是至关重要的,需要大量的工程实践才能实现。这就是为什么只有少数公司首先提供了配置压力调节器的气炉,以及为什么它们的性能各不相同。
如上图所示,具有良好设计的压力调节器的气炉可以持续稳定地提供最佳的BTU(英热单位,即在1大气压的定压条件下1磅纯水的温度由59.5℉上升到60.5℉所需的热量),直到气罐内压力最终降到其规定的极限水平以下。
而一个低质量的压力调节器的气炉开始烧水时效率不错,然后火力就迅速下降,既没有持续性,也没有高效率。


当然,还有很多设计因素会影响气炉的整体性能,但在具有挑战性的环境条件下,一个配有优质压力调节器的气炉会比传统的气炉更加可靠,烧水持续性的快速——所以你可以轻松制作一杯热咖啡,然后开始一天的攀登了。
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