壓力調節(jié)器:提升寒冷環(huán)境下氣爐表現(xiàn)
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作者:himalaya
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發(fā)布時間:2017-12-01
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是什么使得MSR的Reactor反應堆和WindBurner風神爐具系統(tǒng)能夠在各種環(huán)境下始終如一地穩(wěn)定保持燒開1升水所需時間,從溫暖的中午,到?jīng)鏊脑绯?,甚至到極寒的高海拔?答案就是這些氣爐內置的微小組件,我們稱之為壓力調節(jié)器。
在冬日的早晨鉆出帳篷,你立刻有一個想法:熱咖啡。你點著氣爐并把火力開到最大,然而你發(fā)現(xiàn)燒水的時間比昨晚長了許多。這是怎么回事?
有經(jīng)驗的露營者知道,寒冷環(huán)境下氣罐內的壓力會下降。氣爐火力的輸出很大程度上依賴于氣罐內的壓力,當環(huán)境溫度下降時,氣爐火力自然也就下降了。
但是這不僅僅是低溫環(huán)境的影響,用氣爐燒火本身就會使氣罐壓力下降。因為氣罐內液態(tài)燃料汽化就是一個吸收熱量的過程,氣罐罐體的溫度也降低了——這意味著你燒開每一鍋水都比上一鍋水需要的時間更長。因為氣罐壓力在持續(xù)下降。
那么,是什么使得MSR的Reactor反應堆和WindBurner風神爐具系統(tǒng)能夠在各種環(huán)境下始終如一地穩(wěn)定保持燒開1升水所需時間,從溫暖的中午,到?jīng)鏊脑绯?,甚至到極寒的高海拔?答案就是這些氣爐內置的微小組件,我們稱之為壓力調節(jié)器。
什么是壓力調節(jié)器?
這個微小的組件就在氣罐閥門里面。如其名稱所示,它控制著有多少燃料壓力被送入氣爐噴嘴。MSR的爐具系統(tǒng)被設計在具有最佳燃燒效率的精確的燃料壓力值上,壓力調節(jié)器則負責保持這一壓力值,而不管外部發(fā)生什么。
MSR工程師在設計反應堆和風神爐具系統(tǒng)時使其在氣罐壓力非常低的情況下也能正常工作。這樣直到氣罐壓力低于這一壓力值之前,爐具都能以最有效的方式達到最佳的燃燒效率。壓力調節(jié)器確保了爐具持續(xù)獲得精確的氣罐壓力水平。
壓力調節(jié)器如何改善燒水時間
大多數(shù)戶外氣爐沒有配置壓力調節(jié)器,當氣罐壓力下降時燃料輸出也下降了。相比之下,即使氣罐壓力下降,經(jīng)過壓力調節(jié)的氣爐可以提供一致的燃燒性能。
燒水速度與時間關系圖
來看一下這些數(shù)字:一個未經(jīng)壓力調節(jié)的氣爐在環(huán)境溫度21℃時達到最大熱效率(即最快燒水時間),此時氣罐內的壓力是45磅/平方英寸。
當環(huán)境溫度下降到10℃時,氣罐內壓力下降到30磅/平方英寸。氣爐繼續(xù)燃燒,氣罐進一步冷卻,很容易就降到罐體溫度4℃和22磅/平方英寸的罐內壓力。事實證明,在那個初冬的早晨,你的爐具的表現(xiàn)實際上還不到它標稱熱效率的60%。
相比之下,MSR的反應堆和風神爐具系統(tǒng)在僅僅15磅/平方英寸的壓力條件下就能全功率運行。壓力調節(jié)器確保它只接受精確的壓力,而不管氣罐內真實的壓力如何,直到壓力最終降到15磅/平方英寸以下。
只有當你的氣罐幾乎空了或是環(huán)境溫度降到極其寒冷,氣罐內壓力最終降到壓力調節(jié)器的極限之下,你才能感覺到爐具燃燒效率的下降。
所有這些意味著,如果氣爐調節(jié)良好,你燒的第四鍋水可以像燒第一鍋水一樣的快,而且你可以在更大范圍的戶外環(huán)境下享受到更高的爐具性能。
壓力調節(jié)器如何工作?
MSR的壓力調節(jié)器位于閥門內,配有一個小的提升閥。該閥由一個小膜片控制,膜片不斷將大氣壓力與朝向燃料噴嘴的壓力進行比較。當它讀取到壓力差時,膜片會打開或關閉提升閥,以允許向氣罐內壓入更多壓力或者將其切斷。這樣就確保了氣爐的燃料噴嘴總是能夠得到我們想要的精確的壓力。
所有的壓力調節(jié)器都一樣嗎?
壓力調節(jié)器是一項復雜的技術,并非所有的設計都一樣。在MSR,僅僅是針對風神爐具系統(tǒng)的壓力調節(jié)器我們就投入了大量的研發(fā)。內置的壓力調節(jié)器的精度公差是至關重要的,需要大量的工程實踐才能實現(xiàn)。這就是為什么只有少數(shù)公司首先提供了配置壓力調節(jié)器的氣爐,以及為什么它們的性能各不相同。
如上圖所示,具有良好設計的壓力調節(jié)器的氣爐可以持續(xù)穩(wěn)定地提供最佳的BTU(英熱單位,即在1大氣壓的定壓條件下1磅純水的溫度由59.5℉上升到60.5℉所需的熱量),直到氣罐內壓力最終降到其規(guī)定的極限水平以下。
而一個低質量的壓力調節(jié)器的氣爐開始燒水時效率不錯,然后火力就迅速下降,既沒有持續(xù)性,也沒有高效率。
當然,還有很多設計因素會影響氣爐的整體性能,但在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境條件下,一個配有優(yōu)質壓力調節(jié)器的氣爐會比傳統(tǒng)的氣爐更加可靠,燒水持續(xù)性的快速——所以你可以輕松制作一杯熱咖啡,然后開始一天的攀登了。