Горение древесины. Свойства древесины. Продукты горения древесины

Горение древесины. Свойства древесины. Продукты горения древесины

С незапамятных времен люди сталкивались с горением древесины. И с тех пор используют дерево как основной вид топлива, который применяют для обогрева различных помещений и приготовления еды. Несмотря на разнообразие горючих веществ, древесина остается распространенным топливом и в XXI веке, из-за невысокой стоимости, доступности и простоты обращения. Для результативного и безопасного применения ее в печах и каминах необходимо владеть некоторыми сведениями о ее физических и химических особенностях.

Факторы, влияющие на температуру горения

Вам будет интересно: Нотабене – это. Значение слова и допустимые сокращения

Максимальная температура горения древесины зависит от породы и может быть достигнута при следующих условиях:

• количество содержания влаги — не больше 20%;
• для горения используется замкнутое пространство;
• доступность кислорода в необходимом объеме.

Возможно сжигание и свежих дров, имеющих влажность от 40 до 60%, при этом:

• сырые дрова воспламеняются только в хорошо растопленной печи;
• теплоотдача понизится на 20–40%;
• произойдет увеличение расхода дров, примерно в два раза;
• на стенах печи и дымохода осядет сажа.

Вам будет интересно: Современное значение пословицы "Нет дыма без огня"

Результативность горения будет значительно снижена из-за необходимости повышенной температуры, идущей на испарение воды и сжигание смолы у хвойных пород. В идеальных условиях самая высокая температура горения у бука и ясеня, а самая низкая – у тополя. Бук, лиственница дуб и граб относятся к ценным породам древесины и в качестве топлива не используются. В бытовых условиях для горения древесины в печах используют березу и хвойные породы деревьев, считая, что они дают наибольшую температуру при горении.

Какие дрова горят жарче?

Как уже упоминалось, дрова являются одним из самых используемых видов топлива для обогрева домов, находящихся за пределами города. Учитывая, что все дрова горят при разной температуре, надо выбрать те, которые лучше. Главным условием для горения дров является наличие кислорода, а это в значительной степени зависит от конструкции печи. Кроме того, у каждой древесины свой химический состав и плотность. Чем плотнее дерево, тем больше от него теплоотдача. Особое значение для большей теплоотдачи древесины при горении? кроме плотности и наличия кислорода, имеет влажность дров.

Вам будет интересно: Тбилиси — история города. Легенда об основании Тбилиси. Тбилиси сегодня

Сухие горят лучше и выделяют больше тепла, чем сырые дрова. Поэтому после распила их складывают в поленницы и просушивают под навесом в течение года. Каждый, кому доводилось топить печь дровами, замечал, что одни из них горят ярко, выделяя много тепла, а другие тлеют и мало нагревают печь. Все, оказывается, зависит от жаропроизводительности дров. По этому показателю самыми подходящими породами для горения в печах являются береза, сосна и осина.

Что выделяется при горении дерева?

При сгорании дерева образуется дым, состоящий их твердых частиц (сажи) и газообразных продуктов горения. В их состав входят вещества, находящиеся в древесине. Продукты, выделяющиеся при сгорании дерева, состоят из азота, углекислого газа, паров воды, сернистого газа и окиси углерода, которая способна гореть дальше.

Подсчитано, что каждый килограмм древесины выделяет при сгорании примерно 800 г газообразных продуктов и 200 г угля. Состав продуктов горения древесины зависит и от условий, при которых происходит этот процесс. Он может быть:

• Неполный – происходит при недостаточном доступе кислорода. В результате горения выделяются вещества, которые способны вновь гореть. К ним относится: сажа, окись углерода и разные углеводороды.
• Полный – возникает при достаточном доступе кислорода. В результате горения образуются продукты – углекислый и сернистый газ, водяной пар, — которые не способны больше гореть.

Описание процесса горения

В процессе горения древесины отмечается несколько этапов:

• Разогрев – происходит при температуре не менее 150 градусов по Цельсию и в присутствии наружного источника огня.
• Воспламенение – необходимая температура от 450 до 620 градусов по Цельсию в зависимости от влажности и плотности древесины, а также от формы и количества дров.
• Горение – состоит из двух фаз: пламенной и тления. Некоторое время оба вида протекают одновременно. После прекращения образования газов горит (тлеет) только уголь.
• Затухание – возникает при прекращении подачи кислорода или когда заканчивается топливо.

Плотная древесина горит медленнее, чем менее плотная вследствие того, что имеет большую теплопроводность. При горении сырых дров много тепла затрачивается на испарение влаги, поэтому они горят медленнее сухих дров. Горение древесины — это физическое или химическое явление? Этот вопрос имеет практическое значение, и от правильной его интерпретации будут зависеть условия максимальной теплоотдачи и длительности горения. С одной стороны, это химическое явление: при горении дров происходит химическая реакция и образуются новые вещества – оксиды, выделяется тепло и свет. С другой, – физическое: во время процесса происходит увеличение кинетической энергии молекул. В итоге получается, что процесс горения древесины – это сложное физико-химическое явление. Знакомство с ним поможет правильно подобрать породы древесины, чтобы обеспечить себя длительным и устойчивым источником тепла.

Особенности дыма, возникающего при горении костра

При подбрасывании дров в костер происходит усиленный выброс дыма и окиси углерода – угарного газа. Причем дым появляется различных цветов:

• Белый – это аэрозоль, состоящая из мелких капелек воды и паров дегтя, выходит из холодной древесины. Дым имеет специфический запах копоти. По мере нагрева полена он испаряется, вспыхивает пламенем и пропадает.
• Серый – исходит из раскаленных, но не горящих поленьев и головешек. Он образуется при высокой температуре из кипящих масел и смол и конденсируется в туман. Частицы его значительно мельче, чем у белого дыма, а сам он легче и суше его.
• Черный – обгоревший деготь, называемый сажей. Он образуется во время разложения углеводородов в пламени при недостаточном окислении.

Дым от костра надолго задерживается в организме и содержит большое количество вредных веществ. Об этом необходимо помнить всем, кто любит сидеть у костра.

Свойства древесины

Различные породы деревьев обладают следующими физическими свойствами:

• Цвет – на него влияют климат и порода дерева.
• Блеск – зависит от того, как развиты сердцевидные лучи.
• Текстура – связана со строением древесины.
• Влажность – отношение удаленной влаги к массе древесины в сухом состоянии.
• Усушка и разбухание – первая получается в результате испарения гигроскопической влаги, разбухание – поглощение воды и увеличение в объеме.
• Плотность – примерно одинакова у всех древесных пород.
• Теплопроводность – способность проводить тепло через толщу поверхности, зависит от плотности.
• Звукопроводность – характеризуется скоростью распространения звука, зависит от расположения волокон.
• Электропроводность – сопротивляемость прохождению электрического тока. На нее влияет порода, температура, влажность, направление волокон.

Перед использованием деревянного сырья для определенных целей прежде всего знакомятся со свойствами древесины, а только потом оно идет в производство.

Достоинства и недостатки древесины

Древесине присущи следующие достоинства:

• отличная обрабатываемость;
• легкая гвоздимость;
• хорошо окрашивается, полируется, лакируется;
• обладает способностью поглощать звуки;
• стойкость к воздействию кислот;
• высокая способность к изгибу.

К недостаткам древесины относят:

• изменение формы и размеров в связи с усушкой и разбуханием;
• низкое сопротивление раскалыванию;
• гниение;
• порча насекомыми;
• загорание при несоблюдении правил безопасности.

Использование древесины в разных отраслях народного хозяйства

Древесина находит широкое применение в следующих отраслях:

• фанерная – шпон, фанера;
• деревообрабатывающая – плиты древесные, спички, изделия столярные, мебель;
• лесозаготовительная – сырье, используемое в лесохимической промышленности, продукция ширпотреба, дрова всех видов;
• лесопильная – различные пиломатериалы;
• лесохимическая – деготь, уголь древесный, кислота уксусная;
• целлюлозно-бумажная – бумага, картон, целлюлоза;
• гидролизная – дрожжи кормовые, спирт этиловый.

Заключение

Древесина – один из самых распространенных материалов в мире. Ее веками используют в строительстве, изготовлении мебели и для отопления жилых помещений. Конструкциями из дерева пользуются в каждой семье. Древесина все чаще используется в различных отраслях промышленности. Основными преимуществами этого материала является экологическая чистота, высокая прочность, легкая обрабатываемость, возможность использовать отходы для топлива и других целей.

Температура горения дров различных пород дерева

Домовладельцы, использующие для обогрева своих жилищ твердотопливные котлы и печи, часто обращают внимание на такой параметр, как температура горения дров. Интерес к вопросу понятен, ведь для хозяина дома важно получить максимальное количество тепла. Соответственно, во время заготовки топлива на зиму надо побеспокоиться о достаточном количестве дров на весь сезон. На самом деле вопрос теплоотдачи древесины стоит несколько шире и зависит не только от температуры, но и других параметров. Каких – рассмотрим в данном материале.

Температура горения и теплоотдача

Эти два параметра взаимосвязаны, чем выше температура горения дров в печи или твердотопливном котле, тем больше тепла выделяется. Но каждый, кому однажды доводилось топить печь разными породами дерева, замечал, что одни дрова ярко пылают, выделяя нестерпимый жар, а другие вяло горят и тепла дают совсем мало.

Причина в том, что разные породы древесины имеют различную температуру горения и удельную теплотворность.

Чтобы понять, насколько велика эта разница, ниже предлагается таблица температуры горения различных пород дерева в идеальных условиях. Вы спросите – идеальные условия – это какие? Собственно, их три:

• древесина содержит в себе минимум влаги;
• процесс идет в закрытом пространстве;
• в зону горения подается именно столько кислорода, сколько требуется для полноценного сжигания.

Для справки. Дуб, бук и лиственница считаются ценными породами древесины, в качестве основного топлива они используются очень редко. Разве что их отходы в виде стружки, опилок и горбылей.

Как уже было сказано выше, данные будут неполными, если не представить удельную теплоту сгорания каждой из пород. Ниже в таблице показаны значения теплоотдачи дров, выраженные в различных единицах и по отношению к весу и объему топлива:

Все табличные данные являются справочными и пригодятся для приблизительного расчета количества топлива, что выполняется с большим запасом. Еще по ним можно понять, что дуб и береза горят значительно жарче, чем тополь и ольха, а потому отдадут больше тепловой энергии. Но таблицы не могут представлять практическую ценность для рядового домовладельца, ведь условия сжигания в реальной жизни далеки от идеальных.

В реальности температура горения дерева в различных печах и каминах никогда не достигает значений, указанных в таблице. Для этого нужно, чтобы дрова были абсолютно сухими, чего в жизни не бывает, люди сжигают в топке такое горючее, какое у них есть в наличии. Снижается температура и от недостатка кислорода. Подробнее эти вопросы мы рассмотрим ниже.

Зависимость от влажности

Любое свежесрубленное дерево имеет повышенную влажность, в среднем ее значение лежит в диапазоне 45—55%, а у некоторых пород содержание влаги доходит и до 65%. Что происходит при горении таких дров? Часть выделяющегося тепла попросту расходуется на испарение воды, поэтому температура горения древесины не может повыситься до максимальной. Соответственно, падает и теплоотдача.

Чтобы получить необходимое количество теплоты для обогрева дома, можно пойти двумя путями:

• оптимальное решение – высушить дрова. Чтобы достигнуть приемлемой влажности, их надо распилить и расколоть, а затем сложить в штабель под навесом или в сарае. Срок природной сушки – минимум 1 год. Через 1.5 года, когда поленница простоит 2 летних сезона, вы гарантированно получите дрова влажностью до 20%.
• жечь свежесрубленное топливо или то, что есть в наличии. Тогда надо понимать, что расход дров будет чуть ли не вдвое больше положенного и заготовить соответствующе количество. Не говоря уже о том, что в газоходах и дымовой трубе рекордными темпами будет оседать сажа.

Примечание. Некоторые породы древесины непригодны к сжиганию в топке котла или печи в свежесрубленном виде. К таковым относится ива и тополь, они будут гореть очень плохо и совсем не дадут тепла.

Чтобы определить теплоотдачу дров, сложенных в поленницу, надо снять ее размеры, а потом выяснить общее количество теплоты, пользуясь данными таблицы. В ней теплотворность на единицу складского объема указана в зависимости от влажности:

Породы, чья теплотворная способность наиболее высока, можно сжигать свежесрубленными, имея в виду предостережения, описанные выше. Например, теплоотдача и температура горения дуба, ясеня и березы самые высокие, так что их хватит на испарение влаги и обогрева частного дома. Похуже обстоит дело с хвойными породами – сосной и елью, но они могут успешно гореть из-за своей смолистости. Не до конца высушенную сосну лучше класть в уже разогретую топку.

Вывод здесь простой: чем лучше вам удастся просушить дерево, тем выше будет температура сжигания и больше теплоты выделится, а расход дров уменьшится.

Зависимость от подачи воздуха

Парадокс в том, что температуру горения и теплоотдачу топлива мы снижаем сами путем ограничения поступления кислорода. Заслонки печи или котла прикрываются с целью увеличить длительность процесса и таким образом, по нашему мнению, экономить горючее. Исключение — температура горения костра в камине открытого типа, куда воздух из помещения поступает свободно.

Но даже каминный костер подчиняется химической формуле идеального горения древесины, представленной в упрощенном виде:

С + 2Н2 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q (теплота).

В левой части уравнения – углерод и водород, сжигаемые в присутствии кислорода. В правой – продукты горения, это углекислый газ, вода и выделяющееся тепло, что мы используем для обогрева. На практике в топку надо подавать воздух в количестве 130% от объема, нужного для сжигания. Тогда сухие дрова при горении развивают температуру, близкую к максимальной.

Когда мы прикрываем подачу воздуха заслонками, уравнение нарушается, в нем появляется третий элемент – угарный газ (СО). Это результат того, что не все атомы углерода встретили по два атома кислорода, им просто не хватило для этого воздуха. Недожженный угарный газ вылетает в трубу, температура в топливнике снижается, а за ней и теплоотдача.

Правильный подход – это установить буферную емкость и постоянно выводить твердотопливный котел на максимальный режим работы с достаточной подачей воздуха и полноценным сжиганием. А вот с печами такой фокус не пройдет, они нагревают воздух помещения, а не воду в системе, так что аккумулировать тепло не получится. Вот почему при горении смоленых дров, да и вообще, любой древесины в печах всегда присутствует угарный газ.

Помните, количество угарного газа зависит от того, насколько перекрыта подача воздуха. Чем меньше кислорода проходит в топку, тем больше образуется угара, а тепла — меньше.

Заключение

Помимо перечисленных факторов, на реальную теплоотдачу влияет КПД теплогенератора. Например, как бы ни была высока температура в топливнике буржуйки, печка может отобрать только 40% образующегося тепла. Остальное улетает в дымоход, и это надо учитывать при заготовке дров. КПД твердотопливных котлов побольше – до 80%.

Какова температура воспламенения дерева?

Сложно встретить такого человека, который не сталкивался в жизни с горением древесины. Многие люди хоть раз ходили в походы, которые не обходятся без разведения костра. Некоторые имеют опыт в растопке домовых и банных печей. Большинство хотя бы раз в жизни пробовало выжигать по дереву специальным прибором или увеличительным стеклом.

Но не многие люди задавались вопросом о том, при какой температуре воспламенение дерева становится возможным. Существует ли разница между температурой воспламенения разных пород деревьев? Читателю представляется прекрасная возможность углубиться в эти вопросы и получить много полезной информации.

Как человек освоил огонь?

Огонь был известен еще людям, жившим в каменном веке. Люди далеко не всегда умели самостоятельно добывать огонь. Первое знакомство человека с процессом горения, по мнению ученых, произошло эмпирическим путем. Огонь, добытый из лесного пожара или отвоеванный у соседнего племени, оберегался как самое дорогое, что было у людей.

Со временем человек заметил, что некоторые материалы обладают наиболее располагающими к горению свойствами. Например, сухие трава или мох могут воспламениться всего от нескольких искр.

Через многие годы, опять же эмпирическим путем, люди научились извлекать огонь с помощью подручных средств. Первой «зажигалкой» человека историки называют трут и кремень, которые при ударе друг о друга давали искры. Позднее человечество научилось извлекать огонь при помощи прутика, помещаемого в специальное углубление в древесине. Температура воспламенения дерева достигалась за счет интенсивного вращения конца прутика в углублении. Многие ортодоксальные сообщества продолжают пользоваться этими методами и сегодня.

Намного позже, в 1805 году, французский химик Жан Шансель изобрел первые спички. Изобретение получило колоссальное распространение, и человек уже уверенно мог извлекать огонь при необходимости.

Освоение процесса горения считается основным фактором, давшим толчок к развитию цивилизации. Более того, в ближайшее время горение таким фактором и останется.

Что такое процесс горения?

Горение – это процесс на рубеже физики и химии, заключающийся в преобразовании вещества в остаточный продукт. При этом в больших количествах выделяется тепловая энергия. Процесс горения, как правило, сопровождается излучением света, которое называют пламенем. Также в процессе горения выделяется углекислый газ – СО₂, избыток которого в непроветриваемом помещении может привести к головной боли, удушью и даже смерти.

Для нормального протекания процесса необходимо выполнение ряда обязательных условий.

Во-первых, горение возможно только при наличии воздуха. В вакууме процесс возгорания невозможен.

Во-вторых, если область, в которой происходит горение, не нагрета до температуры воспламенения материала, то процесс горения прекратится. Например, пламя погаснет, если в только что растопленную печь сразу бросить большое полено, не дав ей прогреться на мелких дровах.

В-третьих, если субъекты горения сырые и выделяют пары жидкости, а скорость горения еще низкая, процесс также прекратится.

При какой температуре происходит воспламенение древесины?

Пиролиз – процесс разложения древесины при высокой температуре на СО₂ и остатки горения – происходит в три фазы.

Начальная протекает при 160-260 градусах. В дереве начинают происходить необратимые изменения, заканчивающиеся возгоранием. Температура воспламенения древесины колеблется в районе 200-250 градусов.

Вторая фаза пиролиза – 270-430 градусов. Начинается разложение древесины под действием высокой температуры.

Третья фаза характерна для разведенного костра, растопленной печи. Температура воспламенения дерева по Цельсию в третьей фазе составляет 440-610 градусов. При таких условиях загорится дерево почти в любом состоянии и оставит после себя древесный уголь.

Разные породы древесины имеют разную температуру возгорания. Температура воспламенения сосны – дерева не самого горючего – составляет 250 градусов. Дуб загорится при температуре 235 градусов.

Какие дрова горят лучше, а какие – хуже?

Лучше всего горят сухие дрова. Древесина, пропитанная влагой, тоже горит, но для вывода и испарения влаги требуется большая температура и некоторое время. Этот процесс обычно сопровождается характерным шипением. Не многие знают, что при горении «сырой» древесины выделяется уксусная кислота. Этот факт крайне негативно сказывается на печном оборудовании и на общем КПД горения. Крайне рекомендуется пользоваться сухими дровами, а также закупать дрова весной, чтобы они успели просохнуть до наступления холодов.

От чего зависит эффективность горения?

Эффективность горения – показатель, который определяется тепловой энергией, которая не «улетает в трубу», а передается печи, нагревает ее. На этот показатель влияют несколько факторов.

Прежде всего это целостность печной конструкции. Щели, трещины, избыток золы, грязный дымоход и прочие неполадки делают горение неэффективным.

Второй важный фактор – плотность дерева. Самой высокой плотностью обладают дуб, ясень, груша, лиственница и береза. Наименьшей – ель, осина, сосна, липа. Чем выше плотность, тем дольше будет гореть кусок древесины, а следовательно, дольше выделять тепло.

Рекомендации по розжигу древесины

Большие куски древесины сразу не загорятся. Необходимо разжигать огонь, начиная с небольших веток. Они дадут угли, которые обеспечат необходимую температуру для воспламенения дерева, загружаемого в печь уже более крупными порциями.

Средства для розжига, особенно в мангале, использовать не рекомендуется, так как они при сгорании выделяют вредные для человека вещества. Избыток средства для розжига в закрытой топке может привести к взрыву.

Может ли случиться пожар в бане при высокой температуре воздуха?

Это теоретически возможно, но практически исключено. Для того чтобы началось самопроизвольное воспламенение дерева в бане, температура воздуха должна быть около 200 градусов. На такое не способна ни одна баня, и тем более ни один человек.

Рекорд по пребыванию в сауне принадлежит шведу, который при температуре 110 градусов смог продержаться 17 минут. Для большинства людей температура в 90 градусов является максимально допустимой. При таком прогреве воздуха резко возрастает нагрузка на сердце и появляется шанс упасть в обморок.

Баню или сауну все-таки рекомендуют не оставлять прогретой свыше 100 градусов долгое время из соображений пожарной безопасности. Хотя температура воспламенения дерева и начинается с 200 градусов, но осторожность никогда не повредит.

Требования по пожарной безопасности при обращении с огнем

Не следует забывать, что при обращении с огнем залогом успешных действий является соблюдение правил пожарной безопасности. Выполните несколько условий и обезопасьте себя и других от пожара.

1. Запрет на разведение костров в лесу в летний период введен не просто так. Летом шансы возгорания лесной подстилки и быстрого распространения пожара гораздо выше, нежели в другое время года.

2. При разведении костра на природе обязательно выкопать небольшое кострище, сняв лопатой верхний слой дерна. В дальнейшем дерн желательно вернуть на место.

3. В целях локализации огня рекомендуется обнести костер ограждением из камней или кирпича.

4. Всегда в зоне шаговой доступности должно быть средство пожаротушения: огнетушитель, песок или емкость с водой.

5. При тушении костра обязательно удостовериться в том, что все угли погасли, и костер не разгорится вновь. Для этого рекомендуется обильно залить очаг водой, присыпать сверху землей или заложить дерном.

6. Ни в коем случае нельзя оставлять детей наедине с источником огня. Это может привести к плачевным последствиям.

7. При пользовании печью или камином не следует хранить в непосредственной близости от топки легковоспламеняющиеся предметы, средства для розжига. Желательно выполнить напольное покрытие рядом с топкой из негорючего материала (стальной лист).

8. Необходимо поддерживать печь в исправном состоянии: своевременно заделывать все образовавшиеся щели, периодически выгребать золу.

9. Фундамент для печи необходимо выполнять из кирпича. Не рекомендуется использовать в этих целях деревянные подмостки. Это чревато обрушением всей конструкции.

10. Печную трубу на чердаке необходимо изолировать негорючим материалом, не хранить на чердаке легковоспламеняющиеся материалы.

11. Нельзя полностью закрывать заслонку печи, не удостоверившись, что процесс горения в топке прекратился. В противном случае возможно удушье от избытка углекислого газа.

Температура горения дров в печи и пламени в котле и камине

Дрова – самый востребованный и доступный вид твердого топлива. Процесс сжигания древесины сопровождается выделением тепловой энергии, которая используется для обогрева частных домов и бань. Теплотворная способность дров определяется температурой их горения, которая зависит от породы древесины и уровня ее влажности. Чем выше температура горения дров, тем эффективнее работают системы обогрева дома и горячего водоснабжения.

Что влияет на жаропроизводительность дров?

Для организации эффективной системы автономного отопления дома необходимо максимальный объем тепловой энергии, полученной при сжигании древесины, направить на обогрев помещений и при этом минимизировать возможные потери.

Жаропроизводительность дров зависит от следующих факторов:

• калорийности (объем тепловой энергии, полученной при сгорании единицы топливного материала);
• естественного уровня влажности в древесине после усушки;
• объема и температуры подаваемой воздушной смеси в топливную камеру;
• породы древесины.

Совокупность всех перечисленных факторов напрямую влияет на эффективность процесса горения топлива. Хорошо высушенные дрова горят сильнее и дольше, чем перенасыщенные влагой. Недостаточный объем воздуха в топке превратит горение дров в тление, а значит, снизит количество производимого тепла. Некоторые породы древесины горят сильнее, другие – слабее, следовательно, и жаропроизводительность у них будет ниже.

Тепловые свойства древесины

Для заготовки дров в качестве топлива используются различные породы древесины, которые отличаются по структуре, плотности и химическому составу. Это оказывает существенное влияние на тепловые свойства древесины – теплоемкость, температуру горения и жаропроизводительность.

При температуре нагрева до 150 градусов древесина превращается в угольный осадок, подверженный самовоспламенению. Температурный режим в 350 градусов способствует термическому разложению топлива и образованию дыма светло-синего или бурого оттенка. Далее горячие дымовые газы продолжают загораться, превращаясь в открытые языки пламени. Этот этап сопровождается повышением температуры до 620 градусов и выше.

Таблица теплотворности древесины

Чем выше температура огня при сжигании древесины, тем лучше показатели теплотворности топлива.

Представляем таблицу сравнительных характеристик по плотности, температуре горения и теплоотдаче разных пород древесины.

При сравнении теплотворности по плотности очевидно, что граб, бук и ясень при сгорании выделяют больше тепла, чем береза, сосна и ель с меньшим показателем плотности. К тому же они относятся к ценным породам, поэтому реже используются для заготовки топливного материала.

Теплотворность – важный параметр выбора подходящего топлива. Несмотря на экологическую безопасность, теплоотдача каменного и древесного угля в 2 раза выше, чем у сухих дров. Это значит, что уголь будет гореть дольше и сгенерирует больше тепловой энергии в единицу времени.

Параметры теплотворной способности указаны для дров, сжигание которых проводится в следующих условиях:

• минимальный уровень влаги в топливном материале;
• процесс горения проходит в закрытом топливнике;
• подача воздуха осуществляется дозированно.

Цвет пламени

Определить температуру горения древесины можно исходя из цвета пламени.

• огонь имеет темно-красный цвет – низкая температура пламени с недостаточным образованием жара;
• белый цвет пламени – высокая температура с усиленной тягой, которая может привести к тепловым потерям;
• оранжевый цвет пламени – оптимальная температура горения с максимальной теплоотдачей.

Какие факторы влияют на температуру горения дров?

Температура возгорания дерева зависит от пород деревьев, которые использовались для заготовки топлива. Ключевые факторы – сорт, влажность древесины и объем воздушной смеси, подаваемой в топливный отсек печи, камина или котла.

Уровень влажности

У свежих дров уровень влажности составляет от 42 до 66%, средний показатель – 54%. Температура горения такого топлива не будет высокой, поскольку производимое тепло расходуется на испарение излишней влаги. В результате это может привести к снижению теплоотдачи топливного материала.

Достичь максимальных температурных показателей при сжигании древесного топлива можно следующими способами:

• для обогрева дома, организации горячего водоснабжения и приготовления еды использовать двойной объем свежих дров, что повлечет за собой увеличение расходов на закупку топлива и обслуживание отопительной системы;
• свежесрубленное дерево правильно подготовить и просушить – провести распилку бревен на поленья и складировать под защитный навес для сушки на открытом воздухе. Оптимальная продолжительность сушки – 12 месяцев;
• выполнить оптовую закупку уже готового хорошо просушенного топлива.

Конечно же, максимальная удельная теплота сгорания дров возможна только при реализации последнего способа.

Дозированная подача воздуха

Чтобы обеспечить полное сжигание топлива и достигнуть высокой температуры, в топливном отсеке должна быть организована подача воздуха в избыточном объеме.

Идеальное горение древесины можно описать следующей формулой:

При подаче кислорода в топливную камеру дровяной печи в процессе сжигания топлива образуется водород и углерод (левая часть формулы), которые выделяют тепло, пар и углекислый газ (правая часть формулы).

Чтобы температура костра была максимальной, объем воздушной смеси, подаваемой в топливник, должен составлять 130% от объема, который необходим для горения дров.

Закрытие дымоотводных заслонок приводит к уменьшению объема поступающего воздуха и образованию угарного газа. В результате падает температура горения, снижается теплоотдача топлива.

Современные твердотопливные дровяные котлы дополнительно оснащаются теплоаккумуляторами. Они позволяют накапливать излишки тепловой энергии, которая генерируется в процессе сгорания топлива при высоком КПД и хорошей дымоходной тяге.

В некоторых случаях достаточно приобрести теплогенераторную установку с принудительной циркуляцией воздуха.

Конструкция дровяных печей не позволяет экономить топливо, поскольку весь объем тепловой энергии сразу расходуется на обогрев помещения или нагрев воды. Впрочем, увеличение тяги в печах можно обеспечить за счет повышения интенсивности сгорания дров, а также их теплотворности.

Также температура горения зависит от конструктивных особенностей отопительных приборов. Для изготовления котлов и печей используются износостойкие материалы с различным уровнем теплового расширения.

В габаритной каменке из кирпича дровяное топливо сгорает медленно и в полном объеме. Металлические устройства обеспечивают ускоренный процесс горения дров. Они отличаются незначительной зольностью и высокой теплоотдачей.

Как измерить температуру горения дров

Использовать бытовой термометр для измерения температуры горения дров просто невозможно. Да и определить на глаз, насколько жарким является огонь в топливной камере, сложно.

Лучшим устройством для домашних исследований является профессиональный пирометр, работающий по принципу бесконтактного измерения в диапазоне инфракрасного излучения.

Пирометр может направляться на отопительное оборудование с любого расстояния, но ограничен диаметром измеряемого объекта и прозрачностью окружающего воздуха.

Полученные значения измерений находятся в диапазоне от 750 до 1200 градусов.

Сжигание дров в отопительных устройствах – сложный и длительный процесс, результатом которого является выделение тепловой энергии. При этом эффективность самого процесса напрямую зависит от качества и тепловых свойств используемого топлива.