Brûleur à alcool.

Bonsoir!

La chauffe au gaz en général du butane, impose le transvasement du combustible ( sous forme liquide ) dans le réservoir du bateau si celui ci est trop petit pour pouvoir loger une recharge du commerce.
De plus avec le butane si la gazéification s'effectue dans le réservoir, la température et la pression du gaz varient ce qui occasionne des troubles de combustion et fréquemment le givrage du réservoir. La solution existe, faire sortir le butane par le bas du réservoir ( en phase liquide ) et le vaporisé dans un serpentin placé autour du nez du brûleur.
Le brûleur à alcool semble résoudre ces problèmes mais ceux qui l'ont essayé ont souvent déchanté aussi ai je désiré mettre au point un brûleur à alcool
offrant :
-Toute sécurité en cas d'extinction
-La possibilité d'être piloté par un régulateur de pression

Tout d'abord il faut connaître les caractéristiques de l'alcool à brûler du commerce, c'est un mélange de :
86 à 90 % d'éthanol ( C2 H6 O) provenant de la distillation de vin, cidre, résidus fermentés de sucrerie etc.…
6 à 10 % d'eau
Environ 4 % de méthanol (C H4 O ) qui rend le mélange ci dessus désagréable et dangereux à boire malgré sa bonne odeur. De plus la présence de méthanol rend l'alcool du commerce corrosif pour les alliages d'aluminium et certains joints.
Densité moyenne 0,83 kg/dm3
Pouvoir calorifique inférieur ( Pci ) c'est à dire avec sortie de fumée gazeuse ( sans condensation ) environ 4075 kcal / dm3 ( 4909 par kg ). Pour le butane on a respectivement 6000 et 10000 environ )
Comme l'alcool peut être contenue dans une forme quelconque et en tôle fine, l'encombrement et le poids des réservoirs ne sont pas très différents. Seul impératif, voir plus loin, l'emplacement du réservoir d'alcool qui devra en permettre l'écoulement naturel
La combustion des combustibles liquides n'a lieu en réalité que lorsqu'ils sont sous forme gazeuse et peuvent ainsi en se mélangeant à l'air permettre la réaction "flamme" . La mèche d'une lampe à alcool ou d'une bougie est en réalité le " vaporisateur". Cette vaporisation nécessite un apport de chaleur de l'ordre de 60 kcal* par kg de butane, mais il faut 275 kcal environ pour l'alcool à brûler dont l'évaporation à lieu vers 80° c Il faut noter que cette chaleur n'est pas perdue elle se retrouve dans la flamme du brûleur.
La fonction sécurité m’a paru simple et sure, sans aucun mécanisme de réglage, lorsque j'ai compris le foctionnement d'un brûleur à alcool pour fer à repasser ( fin 19° siècle ) en ma possession voir schéma 1
Il suffit, une fois l'alcool vaporisé de faire passer le gaz au-dessus du niveau de l'alcool du réservoir. Cela fait une garde qui en cas d'extinction et de refroidissement se remplit de liquide qui ne peut descendre au brûleur et couler dans le fond du bateau.
Le schéma 2 montre les éléments de ce brûleur, la garde G de sécurité, la zone d'évaporation E, qui reçoit la chaleur par la tige T placée au-dessus de la rampe de flamme. En ajoutant un régulateur sur le parcours de l'alcool liquide entre le réservoir et E l'ensemble devient fonctionnel pour un bateau radio-télécommandé.
Ce brûleur même agrandi présente deux inconvénients : la rampe qu'il faut introduire dans la chaudière et la mollesse d'une flamme de rampe surtout en veilleuse. En adoptant un brûleur avec une flamme primaire à l'intérieur, ces deux inconvénients disparaissent.
Il n'y a pas besoin de veilleuse séparée et la flamme est peu sensible aux courants d'air.
Le schéma 3 montre les différents éléments.
- L'évaporateur E est constitué par une double enveloppe autour du corps B du brûleur.
- Le conduit G qui assure la sécurité passe au-dessus du niveau du liquide
- L'injecteur I induit l'air primaire AP de combustion dans le mélangeur M
La flamme se développe au débouché du mélangeur au débit veilleuse puis sort horizontalement du corps B de 10 à 15 cm à la puissance maxi. après avoir aspiré l'air secondaire AS
La flamme doit restée accrochée a la sortie de M afin de rayonner suffisamment de chaleur à l'intérieur de B pour vaporiser l'alcool.
Cette vaporisation ne peut s'effectuer calmement que si l'évaporateur contient une mèche R
Cela s'explique : pour avoir une pression maxi. à l'injecteur il faut faire arriver l'alcool par-dessous ( en source ) sans un tampon fibreux T l'arrivée de l'alcool devient saccadée car la vaporisation est directe au contact du métal chaud alors que la pénétration du liquide par capillarité dans les fibres amortit cet effet
Le réservoir n'est pas pressurisé donc l'écoulement est dépendant par la hauteur H entre le niveau dans le réservoir et la zone de vaporisation.
Avec un encombrement vertical de 10 cm on pourra obtenir une hauteur H utile de 6,5 à 8,5 cm
Si le réservoir a une épaisseur de 2 cm, une surface de 1,5 dm2 il permet une capacité de 300 cc d'alcool. L'équivalent à plus de 100g de butane.
Le réservoir doit être plat pour une raison, si à H mini on développe la puissance désirée il ne faut pas dépasser la possibilité de vaporisation à H maxi et risquer un écoulement d'alcool liquide à l'injecteur.
Le passage de veilleuse à flamme maxi. est immédiat par contre l'inverse demande une dizaine de secondes.
Les cotes indiquées sont le résultat de compromis conduisant à l'encombrement mini.
La longueur B ( 50 ) peut être augmentée, par contre plus d'espace entre B et E augmente le temps de réaction brûleur à la fermeture du régulateur car il y a plus d'alcool à vaporiser dans la mèche. L'écoulement du gaz dans G ne doit présenter que peu de résistance : un passage équivalent à un diamètre de 4 mm doit être respecté.
Le mélangeur M peut être allongé sans inconvénient, son diamètre intérieur est important et on pourra en réaliser plusieurs et conserver le mieux adapté
Le centrage de M dans B est obtenu en le déployant en une marguerite ne présentant pas plus du tiers du passage de l'air secondaire fig. 4
L'injecteur I est une pièce importante, il sera bon d'en réaliser plusieurs avec différents orifices de 1,6 à 2 mm fig.5 , si possible avec un profil intérieur conique. Il est intéressant de réaliser ces injecteurs en profil H5 ou 6, pas plus, pour pouvoir utiliser une clef tubulaire à travers le mélangeur lors du montage
L'arrivée d'alcool liquide s'effectue par une plaque S rectangulaire qui sert de support au brûleur et étant isolée par le joint J du corps du brûleur, évite la vaporisation prématurée dans le tube d'arrivée ( Ø 2mm mini )
Le corps du brûleur atteint une température importante ( +/- 200 degrés ) le joint J sera en silicone et l'on isolera G comme on le voit sur la photo pour ne pas se brûler les doigts .
La photo 6 montrent B et C prêt à être assemblés. La fente de E permet de l'ouvrir et de réaliser les "débouchures" recevant l'une la bride ovale F d'entée de l'alcool, l'autre le tube G .
Sur la photo 7 on voit l'ensemble des éléments B et C assemblés avec de la brasure rouge de plombier, ainsi que M et sa tige support. Les éléments en laiton doivent être brasés avec un alliage à l'argent.
Un point de brasure entre G et E rend plus rigide la position du porte injecteur P tout en permettant d'ajuster le centrage de la flamme.
Après contrôle de l'étanchéité du circuit, on bourre légèrement environ 1 cm3 de fibre réfractaire R genre "ROCLAINE" dans l'entrée. Le brûleur nu est prêt à être essayé ( photo 8 ) pour contrôle du centrage de la flamme et choix de l'injecteur. Ensuite l'isolation de G et de E évitera des contacts désagréables avec les doigts.
Pour l'allumage, il faut préchauffer l'extrémité de B . Il est préférable de ne pas ouvrir l'alcool avant la fin du préchauffage. 1 ou 2 cm3 d'allume feu pour cheminée ou barbecue placé sous le nez du brûleur suffisent en général.
Par sécurité on peut placer une tôle fine à bords relevés sous le brûleur au cas ou un peu d'alcool liquide apparaît à l'injecteur à l'allumage.
La photo 10 montre un ensemble avec régulateur installé sur une chaudière.
Le réservoir devant être placé au mieux, la première cote à définir est l'encombrement maxi. en hauteur, en tenant compte du niveau possible de l'axe du brûleur.
Le coude supérieur de G peut être dissimulé afin de laisser le maxi. de hauteur pour le réservoir placé plus à l'avant du bateau..
Le tableau ci dessous correspond à 2 brûleurs capables de consommer 250 et 300 c d'alcool avec un encombrement hors tout vertical de 10 cm réservoir compris.



....................................................300 cc ............................................ 250 cc

B Cuivre .......................................Ø 22/20 ............................................ 20/18
...................................................L longueur 50..................................... L longueur 50
E Cuivre.........................................Ø int 30 ........................................... Ø int 28
..................................................Longueur 30 ....................................Longueur 30
M Tôle ........................................ Ø int 11 ............................................ Ø int 8
fine ..........................................Longueur 25 ........................................ 20

La bride F , la plaque support S , l'injecteur I et le porte injecteur P sont en laiton.
Le joint J doit résister à 200/250°c et peut être découpé dans un moule à gâteau souple.

K calorie
Il faut 100 K c pour porter 1 Kg d'eau de 0° à 100 ° et en rajouter 535 pour évaporer cette eau à la pression ambiante


Les dimensions indiquées correspondent à l'encombrement mini.

:( Bonsoir!
Voilà un sujet interessant qui m'a passioné. Je ne savais pas que l'on pouvait tirer un tel profit d'un brûleur à alcool.
Merci Bobino.!
Cordilalement!