Температура пламени портативной газовой горелки напрямую зависит от состава используемой газовой смеси. Наиболее распространённые баллончики содержат бутан, пропан или их смесь в разных пропорциях. Чистый бутан обеспечивает температуру пламени около 1970 °C, пропан – до 1980 °C, а пропан-бутановая смесь может достигать до 1985 °C при оптимальных условиях сгорания.
Практически достижимая температура в бытовых горелках обычно ниже максимальной теоретической. При стандартной подаче воздуха и нормальном давлении в баллоне температура ограничивается 1600–1900 °C. Для повышения температуры требуется точная регулировка подачи газа и воздуха. Использование редукторов с регулируемым давлением и форсунок с определённым диаметром позволяет стабилизировать пламя и приблизиться к температурному максимуму.
Важно учитывать, что при отрицательной температуре воздуха бутан сжижается и плохо испаряется, из-за чего температура пламени резко падает. При температуре окружающей среды ниже −0,5 °C рекомендуется использовать баллончики с увеличенной долей пропана, поскольку он сохраняет давление до −42 °C. Это критично при использовании горелки в полевых условиях или в зимнее время.
Влияние типа газа на максимальную температуру пламени
Максимальная температура пламени зависит от состава используемого газа. Пропан при полном сгорании в кислороде достигает примерно 1980 °C. При использовании воздуха вместо чистого кислорода температура снижается до ≈1950 °C. Бутан даёт схожие показатели – ≈1970 °C в кислороде и ≈1925 °C в воздухе.
Ацетилен выделяется среди газов высокой температурой пламени: до ≈3150 °C в кислородной среде. Однако он не используется в бытовых баллончиках из-за взрывоопасности и требований к оборудованию. Метан (природный газ) достигает ≈1950 °C в кислороде, но в баллончиках почти не применяется.
В газовых баллончиках для портативных горелок чаще всего используется смесь пропана и бутана. При наружной температуре ниже 0 °C бутан перестаёт испаряться, что резко снижает эффективность горелки. Поэтому для работы в холоде предпочтительны смеси с высоким содержанием пропана или добавлением изобутана, который сохраняет летучесть при температуре до −12 °C.
Для достижения максимальной температуры пламени необходимо обеспечить достаточную подачу кислорода. Использование турбонаддува или горелок с форсированной подачей воздуха существенно повышает температуру, особенно при работе на пропан-бутановой смеси.
Рекомендация: для задач, требующих высокой температуры (пайка меди, плавка металлов), использовать горелки с форсированной вентиляцией и баллоны с пропановой смесью не менее 70%.
Методы измерения температуры пламени в домашних условиях
Определить температуру пламени газовой горелки без лабораторного оборудования возможно с помощью термопар, пирометров и визуального анализа цвета пламени.
Термопара типа K (хромель-алюмель) – доступный вариант для домашних условий. Рабочий диапазон до 1260 °C. Один конец помещают в центральную зону пламени, второй подключают к цифровому мультиметру с функцией измерения температуры. Для устойчивых показаний необходимо минимизировать колебания пламени и исключить контакт термопары с металлическими деталями горелки.
Бесконтактный инфракрасный пирометр удобен при работе с открытым пламенем. Измерения проводят, направляя прибор на ярчайшую часть факела. Корректность зависит от настройки коэффициента излучения. Для газа (в видимом пламени) значение около 0,2–0,3, но точную температуру определяют только при калибровке по известному источнику.
Ориентировочная оценка по цвету пламени возможна при отсутствии приборов. Синий цвет указывает на температуру около 1400 °C, светло-голубой – до 1600 °C. Жёлтый оттенок в верхней части пламени – около 1000–1200 °C, однако точность низкая и зависит от чистоты сгорания газа.
Для стабильных результатов рекомендуется проводить измерения в помещении без сквозняков, использовать одну и ту же горелку и соблюдать одинаковое давление газа в баллоне.
Как температура пламени влияет на скорость нагрева материалов
Температура пламени газовой горелки из баллончика обычно достигает 1300–1500 °C при использовании бутан-пропановой смеси. При такой температуре стальные детали толщиной до 2 мм разогреваются до 700 °C за 30–40 секунд, если пламя направлено перпендикулярно поверхности на расстоянии 2–3 см.
Быстрый нагрев возможен только при высокой теплопроводности материала. Например, медь, обладая теплопроводностью около 390 Вт/(м·К), нагревается почти вдвое быстрее алюминия, у которого этот показатель – 205 Вт/(м·К). Сталь с теплопроводностью около 50 Вт/(м·К) требует значительно больше времени при одинаковых условиях нагрева.
Если температура пламени ниже 1000 °C, например при неполном сгорании газа или засорении сопла, скорость нагрева снижается более чем на 40 % даже при неизменном расстоянии и положении горелки. В таких условиях не удаётся достичь температуры отпускания или пайки, особенно для высокоуглеродистых сталей, требующих минимум 600 °C.
Максимальная эффективность нагрева достигается при голубом, шумящем пламени с чётким внутренним конусом. При этом важно избегать рассеивания тепла: используйте отражающие экраны или теплоизоляционные подложки, чтобы минимизировать потери.
Рекомендуется предварительно прогревать массивные объекты по периметру, чтобы избежать теплового градиента, способного вызвать трещины. Для равномерного нагрева крупных металлических заготовок используйте круговые движения горелки с постоянной скоростью – 2–3 см/с.
Безопасность при работе с газовыми горелками и контроле температуры
Работа с газовыми горелками из баллончиков сопряжена с риском воспламенения, ожогов и утечек газа. Нарушения температурного режима могут привести к разрушению оборудования и воспламенению окружающих предметов.
- Перед подключением проверьте целостность баллона, вентилей и шлангов. На корпусе не должно быть вмятин, следов коррозии или подтеков.
- Используйте только баллоны, соответствующие стандарту ГОСТ 52070. Температура хранения – от –20 до +45 °C.
- Не допускайте нагрева баллона выше +50 °C – это критическая температура, при которой возрастает риск срабатывания предохранительного клапана или взрыва.
- Контроль пламени необходим: при синим устойчивом пламени температура достигает 1300–1500 °C, при появлении желтого оттенка – происходит неполное сгорание и выделение угарного газа.
- Работайте только в хорошо вентилируемом помещении или на открытом воздухе. Концентрация газа в воздухе выше 1.8% (для бутана) уже образует взрывоопасную смесь.
- Храните баллоны вертикально, на расстоянии не менее 1 метра от источников тепла и прямых солнечных лучей.
- Запрещается использовать горелку при поврежденной резьбе или в случае появления характерного запаха газа. Немедленно перекройте подачу и проветрите помещение.
- Для контроля температуры используйте пирометр с допустимой рабочей температурой до 1600 °C. Не приближайте его к пламени ближе чем на 10 см, чтобы избежать перегрева датчика.
- После работы обязательно перекройте вентиль, дождитесь полного остывания горелки и отсоедините баллон.
Причины снижения температуры пламени и способы их устранения
Недостаточное давление в баллоне снижает интенсивность подачи газа. При температуре ниже +5 °C давление пропана или бутана падает до уровня, недостаточного для устойчивого пламени. Решение – предварительный подогрев баллона до +20 °C или использование смесей с добавлением изобутана или пропилена, устойчивых к холоду.
Засорение жиклёра снижает скорость выхода газа и нарушает соотношение с воздухом. Накапливающаяся пыль, маслянистые отложения или окалина после частого использования блокируют отверстие. Устранить проблему можно прочисткой жиклёра иглой подходящего диаметра или продувкой сжатым воздухом.
Нарушение подачи воздуха приводит к избыточному количеству газа и неполному сгоранию. Это выражается в жёлтом, коптящем пламени и снижении температуры. Регулировка воздушного клапана на горелке восстанавливает оптимальное соотношение воздух–газ (обычно 10:1 для бутана).
Использование низкокачественного газа с высоким содержанием примесей, таких как масляные фракции или конденсат, снижает температуру пламени и загрязняет сопло. Необходимо применять проверенные баллоны с маркировкой ГОСТ и сертификатом качества.
Чрезмерно длинный шланг между баллоном и горелкой увеличивает сопротивление потоку и снижает давление на выходе. Рекомендуется длина не более 1,5 м при использовании бытовых горелок. Если требуется большая длина – применять редуктор с регулировкой давления.
Выработка ресурса пьезоэлемента или неисправность вентиля может приводить к нестабильному пламени и частым затуханиям. Регулярная проверка и замена изношенных компонентов поддерживает стабильную температуру горения.
Выбор газовой горелки по требуемой температуре пламени
При подборе газовой горелки критически важно учитывать максимальную температуру пламени, которую она способна обеспечить. Этот параметр напрямую зависит от используемой газовой смеси. Пропан-бутан в стандартных туристических баллончиках даёт температуру до 1900–2000 °C. Для задач, требующих более высокой температуры, например пайки меди или латуни, предпочтительнее горелки на смеси пропана с кислородом – температура пламени достигает 2500–2800 °C.
Если требуется оплавление стекла или нагрев металла до пластичного состояния, необходима температура выше 2300 °C. В таких случаях используют горелки, работающие на ацетилене с кислородом, где пламя достигает около 3100 °C. Однако такие горелки не совместимы с бытовыми баллончиками и требуют стационарного оборудования.
Для термоусадки, разогрева клеевых составов или розжига – достаточно температуры около 600–1000 °C. Подходят пьезогорелки с катализатором, использующие бутан. При этом важно учитывать температуру окружающей среды: при понижении ниже 0 °C эффективность сгорания бутана падает, и горелка не развивает нужной температуры. В таких условиях лучше выбирать смеси с добавлением пропана или изобутана.
Оптимальный выбор горелки – это баланс между требуемой температурой пламени, типом газа и условиями эксплуатации. Указания производителя по максимальной температуре и совместимым баллонам игнорировать нельзя – от этого зависит безопасность и эффективность работы.
Вопрос-ответ:
Какова температура пламени у газовой горелки из туристического баллона?
Температура пламени у таких горелок обычно колеблется в диапазоне от 1900 до 2100 °C. Это зависит от состава газа в баллоне. Наиболее распространённые смеси — бутан, пропан или их комбинации. Пропан даёт более высокую температуру, особенно при низких температурах окружающей среды, так как испаряется быстрее. При идеальных условиях с достаточным доступом кислорода температура может немного превышать 2000 °C.
Почему температура пламени может меняться при использовании одной и той же горелки?
Температура может меняться из-за разных факторов. Например, если на улице холодно, газ хуже испаряется, и пламя становится слабее и холоднее. Также влияет степень открытия вентиля: при слабом напоре пламя будет синим, но не даст максимального нагрева. Наличие ветра, высота над уровнем моря и остаточное давление в баллоне — всё это тоже играет роль. Наконец, если баллон почти пуст, смесь может измениться, особенно если там несколько компонентов.
Можно ли на такой горелке расплавить металл?
Некоторые металлы — да. Например, свинец и олово легко плавятся при температуре ниже 350 °C, и газовая горелка справляется с этим без труда. Алюминий плавится при 660 °C — тоже возможно, особенно если использовать насадку, которая концентрирует пламя. Но для плавки меди (более 1000 °C) или стали (более 1400 °C) такой горелки будет недостаточно. В бытовых условиях газовая горелка подходит в основном для пайки и нагрева, а не для полноценной плавки твёрдых металлов.
Есть ли разница в температуре пламени между дешёвыми и дорогими горелками?
Разница в основном связана не с температурой самого пламени, а со стабильностью и качеством горения. Температура зависит от топлива, а не от цены устройства. Однако более дорогие модели часто имеют регулируемые форсунки, защиту от ветра, равномерную подачу газа и лучшую эргономику. Это позволяет добиться более устойчивого и сконцентрированного пламени, что может влиять на скорость нагрева предметов. Но в пересчёте на максимальную температуру разница будет незначительной.
Загрузка...
