Hiking-info.net

“Slechte warmtegeleiding van titanium versus aluminium”
Recent kwam het weer eens boven drijven
http://www.randonner-leger.org/forum/viewtopic.php?id=5402
(kijk zeker eens naar de eerste link)
Zelf de proef op de som nemen was simpeler gezegd dan gedaan.
Gewoon geen potjes van gelijke afmetingen.
Toch wat aan het proberen geweest.
De conclusies mag je zelf trekken
Ionstove met telkens 15ml brandspiritus
500ml koud vijverwater
omstandigheden: koude windstille bergplaats
pot1: aluminium 160 mm diameter/60 mm hoog
pot 2:titanium 110mm diameter/90 mm hoog
zonder windscherm:
aluminiumpot kwam net aan het kookpunt
titaniumpot strandt op ongeveer 95°C
Of dat allemaal aan het materiaal ligt is twijfelachtig.
Geregeld zag ik de vlam tegen de zijkant van het kleinere titaniumpotje likken terwijl door de bredere basis van het aluminiumpotje meer warmte kon worden uitgewisseld.
Noteer dat de aluminiumpot van dikker materiaal is gemaakt dat de titaniumpot
(wat de slechte warmtegeleiding van titanium weer wat verdoezelt)
Zelfde titaniumpotje maar nu met een vrij strak windscherm met vrij weinig luchtinlaat.
Aan de vlamkleur te zien leek de verbranding niet optimaal door te weinig zuurstof.
De ‘likkende’ vlammen kwamen nu zelfs een stuk hoger.
Het was te zien aan het resultaat: 90°C
En hoe presteerde de cone?
Anders als op de foto zijn er zowel onder als boven een rij kleine gaten bijgekomen
Verrassend dat deze nog minstens gedurende 1 minuut het water liet koken.
Ik heb het niet uitgetest maar het zou wel eens een verschil kunnen maken bij gebruik van brandspiritus of je één scheut van 15 ml gebruikt dan dit verdeeld over twee porties van 7.5 ml.
Tijdens ons hiking-info ontmoetingsweekend was de winnaar
(op grammen brandstofverbruik/voor 500ml kraantjeswater aan de kook te krijgen) een kleine gasbrander
(type/gram??? Wie kan het mij zeggen?).
De blauwe getrouwe campinggaz brander op twee (gram???)
Op drie (met 12 gr) kwam esbit
Omstandigheden: binnen
Er was nogal een variatie in potvormen
Er werd geen windscherm gebruikt.
Esbit klimt wel weer wat naar boven als je de lege verpakking van een gasbus mee verrekend.
Dit uittellen laat ik over aan een ander.

Hallo Ivo,
Op het gebied van branders/vuurtjes en pannen ben ik een leek en absolute nul. Maar ik meen wel eens op een Engelse of Duitse
site die ook vergeleek, gelezen te hebben dat bij min of meer gelijkwaardige pannetjes de aluminium de warmte beter spreidt
dan de titanium variant. Zozeer zelfs dat een brander met kleine vlamdiameter als de MSR Pocket Rocket een gat in de bodem van
een dunwandig titanium pannetje kan branden! In elk geval is duidelijk dat sommige branders wel veel energie kunnen leveren,
maar dat vooral het transport en de opname van de energie het resultaat zullen bepalen. Daarom is het belangrijk dat je blijft
experimenteren met windschermen, branderafstanden, soorten pannen enz.
Uiteindelijk zal daar dan wel een of meer optimale combinaties gevonden worden. En die kunnen wij , als Ultra-Lite Hikers,
uitermate goed gebruiken!

Awel, dan moeten ze maar eens pottekes uit koper of zilver gaan vervaardigen. Ik deze 2 materialen geleiden de warmte nog beter.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Thermische_geleidbaarheid
http://en.wikipedia.org/wiki/Titanium

titanium 21.9 [W/mK]
aluminium 237
goud 310
ijzer 79
koper 390
lood 35
nikkel 92
platina 72
zilver 417
zink 116
staal 50
Roestvast staal 16 - 27
brons 190
messing 122

Titanium is dus een slechte warmtegeleider. Dan verschiet ik ervan dat het verschil met niet exact dezelfde opstelling maar 5 graden was.

gr - 24 maart 2008 10:56 PM

Awel, dan moeten ze maar eens pottekes uit koper of zilver gaan vervaardigen. Ik deze 2 materialen geleiden de warmte nog beter.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Thermische_geleidbaarheid
http://en.wikipedia.org/wiki/Titanium

titanium 21.9 [W/mK]
aluminium 237
goud 310
ijzer 79
koper 390
lood 35
nikkel 92
platina 72
zilver 417
zink 116
staal 50
Roestvast staal 16 - 27
brons 190
messing 122

Titanium is dus een slechte warmtegeleider. Dan verschiet ik ervan dat het verschil met niet exact dezelfde opstelling maar 5 graden was.

Als je water verwarmt, kost het je veel meer energie om het aan de kook te brengen dan het van 20 graden tot 100 graden op te warmen.
Je hebt 1 calori of 4.19J nodig om 1 gram water 1 graad op te warmen. De verdampingswarmte of de energie om water te doen koken (of verdampen) is 2258 J/g.

Stel dat het 20 graden was toen de proef gebeurde en men 1l opwarmde, dan heeft de titaniumpot ervoor gezorgt dat er (95-20)*4.19*1000 (=314250J) energie aan het water werd overgedragen.

Bij de aluminium pot was dat (stel hie nog eens bij dat er slechts 1g water wegkookte). (100-20)*4.19*1000+2258*1 (=337458J) aan energie in het water is gestoken. Dit is natuurlijk heel moeilijk om juist te kunnen zeggen. Het verschil wordt veel groter indien er meer water wegkookte. Ik kan ook niets zeggen van de efficiëntie en wat er uiteindelijk aan energie is geproduceert door de branders in kwestie. Een deksel op de pot kan er al voor zorgen dat er 3maal zuiniger met de energie omgesprongen werd.

Het gaat uiteindelijk ook nog afhangen van de dikte van de pot omdat het niet enkel het water is maar ook de massa aan metaal gaat opwarmen en dit gaat ook energie kosten. Verder spelen er nog convectiekrachten een rol die ervoor zorgen dat er een stroming in de pot water ontstaat. Zonder deze stroming zou het koken van water zo goed als onmogelijk worden.

gr - 24 maart 2008 10:56 PM

Titanium is dus een slechte warmtegeleider. Dan verschiet ik ervan dat het verschil met niet exact dezelfde opstelling maar 5 graden was.

Een bestaand quizvraagje
Wat gebeurt er als je een ballon gevuld met koud water boven een kaars houdt?

s0lar - 25 maart 2008 01:59 PM

Als je water verwarmt, kost het je veel meer energie om het aan de kook te brengen dan het van 20 graden tot 100 graden op te warmen.
.

Verdient wat uitleg want die zin snap ik niet. 
opwarmen tot 100°C<->aan de kook brengen

Ivo,

het warmteverloop van ijs tot damp

ijs opwarmen tot 0°C
ijs van 0°C laten smelten naar water van 0°C
water van 0°C opwarmen tot water van 100°C
water van 100°C laten verdampen
nadien eventueel nog de stoom gaan oververhitten.....

in principe verandert de temperatuur van de stof niet tijdens overgang vast/vloeibaar en vloeibaar/gas en gaat alle toegevoegde energie dus naar het overgaan naar de andere toestand (smeltwarmte, verdampingswarmte)

wiki over verdampingswarmte

Ivo - 25 maart 2008 02:40 PM

s0lar - 25 maart 2008 01:59 PM

Als je water verwarmt, kost het je veel meer energie om het aan de kook te brengen dan het van 20 graden tot 100 graden op te warmen.
.

Verdient wat uitleg want die zin snap ik niet. 
opwarmen tot 100°C<->aan de kook brengen

Het opwarmen tot 100 graden is niet hetzelfde als het doen koken. Zolang water tussen de 0 en de 100 graden is, is het vloeibaar. Eens het 100 graden bereikt, kan het (bij normale atmosferische druk) zowel vloeibaar als gasvormig zijn. Het wegkoken van een gram water kost veel meer energie dan het opwarmen tot 100 graden zelf. Je moet het water dat een samenhang heeft (cohesie) uit elkaar halen en die bindingen verbreken.

Nu we toch aan het rekenen zijn; de hamvraag is echter…
Als ik een titanium pot meeneem op mijn trekking hoeveel meer gewicht aan brandstof moet ik meenemen dan met mijn aluminium pot?
Hoeveel weegt die titanium pot minder dan de aluminium? En is het nu waard om een titanium pot mee te nemen kwestie van gewichtsbesparing?

gr - 25 maart 2008 11:46 PM

Nu we toch aan het rekenen zijn; de hamvraag is echter…
Als ik een titanium pot meeneem op mijn trekking hoeveel meer gewicht aan brandstof moet ik meenemen dan met mijn aluminium pot?
Hoeveel weegt die titanium pot minder dan de aluminium? En is het nu waard om een titanium pot mee te nemen kwestie van gewichtsbesparing?

Indien je een hele lange periode weggaat en je geen gas bijkoopt, bespaar je dus gewicht met alu potjes. Maar indien je een bepaalde hoeveelheid gas steeds vervangt/aanvult of slechts enkele weken weggaat, kun je om gewicht te besparen beter Ti kiezen.
Als je echt zuinig wil koken, kun je eens denken over een Jet Boil. http://www.jetboil.com/

eigenlijk moet ik al in mijn bed liggen.
Het is maar een indruk maar volgens mij is discussieren over al of niet aluminium dan wel titanium eigenlijk maar wat gerommel in de marge.
Titaniumwand is erg dun tov aluminiumwand (vandaar mijn vraag rond ‘ballon gevuld met water’.
Deze zal niet barsten omdat de massa koud water dit zal beletten doordat de wand zo dun is)
Een snelle berekening rond esbit/gas zuinigheid.
Berekening zal rammelen langs alle kanten (bv op’t einde, als de gasbus bijna leeg is heb je een ander verhaal dan bij een verse bus) maar allé, zullen we eens proberen
helaas geen volle bus gas maar wel eentje die bijna leeg is
blauwe campinggazbus met 230 gr gas weegt leeg ongeveer 170 gr
dacht dat willem (in de omstandigheden van toen) 9 gr gas verbruikte om 500ml water aan de kook te brengen
dus goed voor: 230/9= 25 gelijksoortige kookvochten
esbit:tablet van 14 gr
ik verbruikte 12 gr voor 500ml (die 2 gr overblijvend materiaal verreken ik verder niet meer mee/hoewel je dat stukje wel kan gebruiken)
laat ik er voor het gemak van uitgaan dat gewicht van de branderkop gelijk is aan mijn brandertje, pothouder
een volle bus gas weegt ongeveer 400gr
goed voor 400/14= 28 gelijksoortige kookvochten
Tel zelf uit hoeveel je onderweg wil koken.
Ik vrees dat de variabelen zullen meespelen.
En dat zijn er heel veel.
Noem er een paar op
Calorieenwaarde van de brandstof
koken met gevriesdroogde buitensportvoeding is winst tov knorr pakjes
Flauw maar enkel naar zeer warme gebieden gaan, eetgewoontes aanpassen levert winst op
is het windscherm aangepast (en aanpasbaar naar omstandigheden)
Hoe zit het met de luchttoevoer?
is de branderkop en bodem van de pot aangepast aan elkaar.
Wordt er met beleid de gas opengezet?
Is de deksel op de pot?
Wordt er tijdig in sudderstand gezet (en is dat goed regelbaar?)
Misschien verdwijnt de pot wel in de slaapzak om daar verder na te garen?
......
......

Volgens deze link heeft Ivo vals gespeeld.

Awel
Ik had ook al zo een vermoeden dat factoren gelijk hoogte, windscherm, soort op te warmen eten,… een veel belangrijkere rol spelen dan de paar gram van de pot en de brandstof. Maar geweldig tof om er eens over te redeneren.

Zoals Ivo zelf al aangeeft: veel te veel variabelen die meespelen. Alleen al het spelen met de gastoevoer kan grammen schelen.
Als je een abonnement zou hebben op Backpackinglight zou je een paar interessante artikels kunnen opsnorren. Voor zover ik het begrijp is esbit of alcohol kwa gewicht onklopbaar op kortere tochten van een week of zo. Ga je naar tochten van twee weken of meer, dan wordt het verschil tussen gasbrander, esbit en alcohol een stuk kleiner of zelfs verwaarloosbaar.

Woubeir - 26 maart 2008 02:36 PM

Zoals Ivo zelf al aangeeft: veel te veel variabelen die meespelen. Alleen al het spelen met de gastoevoer kan grammen schelen.
Als je een abonnement zou hebben op Backpackinglight zou je een paar interessante artikels kunnen opsnorren. Voor zover ik het begrijp is esbit of alcohol kwa gewicht onklopbaar op kortere tochten van een week of zo. Ga je naar tochten van twee weken of meer, dan wordt het verschil tussen gasbrander, esbit en alcohol een stuk kleiner of zelfs verwaarloosbaar.

Je vergeet kookgemak en de brander zelf. Mijn MSR Pocketrocket weegt nog geen 86gram. Tenzij je een heel simpel stove gebruikt, zal een gasbrander een stuk meer wegen. Die simpele stove kan ook niet sudderen en die esbit blokjes stinken toch wel. De gastankjes nemen ook nog eens volume in, dat is een nadeel.

Met die link in vorige reactie wilde ik maar suggereren dat je altijd kritisch moet staan ten opzichte van elk simpel experiment en bewering. Er zijn inderdaad veel variabelen die een rol spelen, maar mits doordachtheid valt er naar mijn mening wel degelijk een experiment uit te voeren waaruit nuttige conclusies kunnen getrokken worden. Ivo zijn potten hebben vooral een groot verschil in bodemoppervlakte dat wordt verhit (en ook dikteverschil). Zo kan je daar geen conclusies uit trekken.

Ik heb zonet een tegenexperiment uitgevoerd. Spijtig genoeg heb ook ik geen titanium en aluminium pot met even groot bodemoppervlak. Bij mij is nu wel net de aluminiumpot diegene met het kleinste bodemoppervlak, tegengesteld als bij Ivo. In mijn experiment heb ik er wel wat meer brandstof door gejaagd. Zelfs met 4 verschillende brandertjes de test gedaan. De gegevens:

Alcoholbranders:
- Ionstove (normaal), gemaakt van bijvoorbeeld blikje red bull (5g)
- Ionstove (groot), gemaakt van 33cl blik (17g)
- Open Jet stove met dubbele wand (11g)
Ik verwijs even naar mijn misschien al wel bekende trekkingstoofgedoefoto (brandertjes staan links).

Hierbij gebruikte ik nog:
- Windscherm; diameter 12,5cm (32g, ander als uit de foto)
- 2 spaakjes als pothouder (4g)

De potten:
- MSR titan kettle inclusief deksel; diameter 11,5cm (128g)
- Aluminium blik inclusief deksel (oorspronkelijk blik hondenvoer); diameter 10,0cm (96g)
Beiden even dik.

En dan deed ik nog een test met een gasbrander:
- MSR Windpro met eigen heatreflector en windscherm

Telkens bracht ik 500ml water (begintemperatuur 4°c) tot kookpunt. Tijd tussen pot op vuur en de telkens abrupte aanvang van het krachtig ontsnappen van stoom werd gemeten.

Resultaten:

1) Gewone Ion (afwisselend 4x uitgevoerd):
- Titanium: 10min20s, 10min28s, 10min16s, 10min22s
- Aluminium: 12min22s, 12min11s, 12min11s, 12min18s
Vooral bij Aluminium af en toe vlammetje dat ontsnapte langs zijkanten.

2) Grote Ion:
- Titanium: 13min51s
- Aluminium: 14min48s
Telkens geen ontsnappende vlammen (dit brandertype geeft maar kleine vlam).

3) Jetstove (uiteraard telkens gewacht met pot erop tot jets allemaal branden):
- Titanium: 6min05s
- Aluminium: 6min43s
Bij beiden vlammetjes die ontsnapten langs de zijkanten.

4) Gasbrander (op laag pitje maar zo goed mogelijk getracht even grote vlam te hebben):
- Titanium: 10min30s
- Aluminium: 12min27s
Uiteraard geen ontsnappende vlam.
Voor de geïnteresseerden: verbruik van gas was 9g bij Alum en 8g bij Titan.

Ik denk dat hier toch wel iets uit naar voren komt, nietwaar?

Dan heb ik vroeger al eerdere experimenten uitgevoerd met mijn gasbrander, de ionstove én esbit om een hele bereking te maken om te bekijken wat nu het meest voordelige kooksysteem is wat gewicht betreft op korte en lange termijn. Heb er een heel mooie grafiek van. Woubeir haalt al iets aan, mijn resultaten zal ik hier later nog bekend maken. Nu heb ik er even genoeg van. Zonet er al lang genoeg mee bezig geweest en dat experiment is nog een grote boterham om uit te leggen.