Теплоотдача деревьев при горении

Теплоотдача дерева

Плотность и коэффициент теплоотдачи дерева являются ключевыми факторами, которые влияют на качество дров. При этом физические величины взаимосвязаны: чем выше показатель твёрдости, тем выше и теплоотдача дерева, а значит, и удельная теплота сгорания дров.

Достоинства дров с высокой теплоотдачей

Дрова с высокой удельной теплотой ценят за ряд характеристик:

• способность поддержать длительное горение,
• образование большого количества углей, которые необходимы для поддержания жара,
• выделение большого количества тепла.

У каких дров лучшая теплотворность

Теплотворность у разных сортов древесины существенно отличается. Наиболее высокая удельная теплота присуща следующим видам деревьев:

Особенно впечатляет теплоотдача бука, ясеня, граба и зимнего дуба (разновидности дуба черешчатого). Их жаропроизводительность составляет 75-87%. теплоотдача березы несколько ниже —12 500-16 500 КДж/кг (против 15 000 – 20 000 КДж/кг у дуба), но в любом случае показатель жаропроизводительности составляет не менее 68%. У дров из ольхи, тополя, осины, сосны, ели теплотворность существенно ниже.

Дрова (естественная сушка)	Теплотворная способность кВт. ч/кг	Теплотворная способность мега Джоуль/кг	Теплотворная способность Мвтч./сладометр	Объемная плотность в кг/дм³	Плотность кг/сладометр
Грабовые дрова	4,2	15	2,1	0,72	495
Буковые дрова	4,2	15	2,0	0,69	480
Ясеневые дрова	4,2	15	2,0	0,69	480
Дубовые дрова	4,2	15	2,0	0,67	470
Березовые дрова	4,2	15	1,9	0,65	450
Дрова из лиственницы	4,3	15,5	1,8	0,59	420
Сосновые дрова	4,3	15,5	1,6	0,52	360
Еловые дрова	4,3	15,5	1,4	0,47	330

Что влияет на теплоотдачу кроме сорта

При изучении информации выше, на примере древесины дуба, вы уже видели, что даже у одного вида дерева показатель теплопроводности может варьироваться в пределах целых 5 000 КДж/кг. С чем же это связано?

Причина – в разной степени влажности. Потери в 5 000 КДж/кг для древесины дуба вполне обычное явление, если вместо сухих дров(15% влажности) вы выберите сырые поленья (с влажностью около 40 %).

По этой причине поленья важно хранить в хорошо проветриваемом и защищённом от осадков и других «проделок» непогоды помещении. Если дрова хранятся на улице, обязательно укройте поленницу рубероидом, плёнкой или шифером, следя, чтобы под плёнкой не скапливался конденсат.

Схожая теплотворность, различная степень жара

Некоторые владельцы отмечают, что при использовании при топке печи, камина древесины с одинаковым показателем, количество жара очень разнится. Яркий пример – топка печи сосновыми и еловыми дровами.

От камина, который топят сосновыми поленьями, жар ощущается гораздо сильнее, чем от камина, в топку которого бросают еловые поленья.

Причина – в разном содержании смол. У сосны их концентрация гораздо выше нежели, чем у ели. Кстати, по этой же причине в помещении, которое отапливается смолянистыми дровами, стоит более устойчивый аромат.

Кроме того от еловой древесине при протапливании печи, камина отказываются из-за того, что это так называющая стреляющая порода при открытой топке высока вероятность, того что «выпрыгнувшие» горячие частицы приведут к пожару.

Берёза, осина, дуб: приобретаем дрова

Несмотря на то, что теплоотдача березы ниже теплоотдачи дуба, а теплотворная способность поленьев осины, ольхи ещё ниже, ольху, осину, березу чаще используют для печи, котла, камина.

Это можно объяснить двумя факторами:

• Дубовые дрова один из самых дорогих. Их часто даже называют «царские».
• Древесина дуба очень прочная и плохо колется. И если для производства мебели – это несомненный плюс, то для дров – недостаток.

Что же касается активного использования дров из ольхи и осины, то это можно объяснить их низкой стоимостью. А если сравнивать их свойства с берёзой, то можно найти и существенное превосходство: сажи ольха и осина дают гораздо меньше, нежели берёза. Опять-таки, если ольха, осина нужна для открытой топки, помните об этом и не устраивайте пожароопасную ситуацию.

Впрочем, для закрытой топки котла это непринципиально, а для устройства барбекю и вовсе, главное, обеспечить не горение дров, а именно появление углей.

Теплопроводность древесины и миф

Нередко можно услышать, что гниль в отличие от влажности на показатель теплопроводности практически не влияет. Чаще всего такой миф запускают недобросовестные продавцы дров, чтобы е избавиться от испорченной продукции.

Позволить себе приобрести партию поленьев с гнилью можно разве только в том случае, если гниль коснулась отдельных чурбаков, а далее стоит вспомнить физику: гниль разрушает структуру древесины, а значит, плотность, уменьшается, а с ней же ухудшается и показатель теплотворности.

Советы по выбору дров

Итак, при выборе дров, не важно стоит у вас твердотопливный котел, печь или камин, следуйте следующим правилам:

• Обращайте внимания на плотность материала. Чем она выше, тем лучше.
• В качестве топлива используйте сухие поленьям.
• Учитывайте тип топки (открытая, закрытая).
• Берите во внимание елевое использование (отопление дома, барбекю).

Следуйте этим рекомендациям, и тогда покупка дров для дома, дома, бани не сможет обернуться для вас разочарованием. Помните, что цена – далеко не единственный фактор, который влияет на выбор.

Источник

Какая температура горения дров в печи?

Дрова, по-прежнему, используются в качестве топлива для печей и каминов, приготовления пищи на открытом огне. Любой пользователь заинтересован в том, чтобы топливом, приобретённым им, обеспечивалась максимальная температура горения дров. Возможность направления максимального объёма теплоэнергии, получаемой в процессе сжигания древесины, на обогрев здания, с минимизацией вероятных потерь, это конечная цель каждого владельца автономной системы отопления. Жаропроизводительность поленьев, используемых в качестве топлива, прямо зависит от таких факторов, как:

• породы древесины;
• объёма воздушной смеси, поступающей в топливник, и её температуры;
• фактической влажности дров на момент закладки в топку;
• калорийности (этим термином обозначается объём теплоэнергии, получаемой в процессе сгорания единицы топлива).

Их совокупность оказывает непосредственное влияние на эффективность горения. Сухие дрова горят дольше и лучше влажных. Недостаток кислорода, поступающего к очагу горения дров в печи, переводит его в режим тления, что значительно уменьшает количество отдаваемого тепла. Зная это, можно заблаговременно приобретать то, что нужно именно вам.

Тепловые параметры древесины

Основными факторами, влияющими на температуру, при которой сгорают дрова, их теплотворную способность и характеристики открытого огня (при использовании древесины в качестве твёрдого топлива) являются состав и количество смол, содержащихся в породе, структуре и плотности материала. Пример. Пористая древесина тополя ярко горит, но температура не превышает 500°С. Более плотные лиственные породы (ясень, бук), в процессе горения создают температуру, превышающую 1000°С. Это значение для берёзы колеблется в районе 800°С, для лиственницы и дуба, около 900°С. Средняя температура горения дров из древесины хвойных пород составляет 630°С.

Как правильно выбрать дрова нужного качества

Оптимальным соотношением цены и теплоэффективности обладают берёзовые дрова. Использовать иные породы, пусть и с большими показателями температуры, экономически нецелесообразно, в силу их высокой стоимости. Хвойная древесина с умеренным тепловыделением подходит для костра. А вот применять их в печах, твёрдотопливных котлах или каминах нежелательно. Выделяемого ими тепла для эффективного обогрева помещения не хватит, а вот забить отопительный прибор и дымоход сажей они смогут гарантированно. К низкокачественному топливу относятся также поленья из пористой древесины (ольха, ива, осина, тополь, липа). Они отличаются крайне низким тепловыделением. Упомянутая древесина «стреляет» при горении угольками. При топке открытого камина это может привести к возгоранию. Выбирая дрова, обращайте внимание на их влажность. Сырые горят значительно хуже, дымят и оставляют, после завершения топки, очень много золы.

Теплоотдача и температура горения

Чем выше первый показатель, тем больше тепла выделится при сгорании таких дров. Поэтому удельная теплотворная способность (Дж/кг) прямо зависит от сорта древесины. Идеальными условиями для сжигания считаются:

• горение организовано в закрытом объёме (топка отопительного прибора);
• дрова максимально сухие;
• организована дозированная подача воздуха (только в объёме, потребном для полноценного сгорания).

Табличные величины теплотворности дерева полезны только для первичного сравнения различных пород между собой. Фактические показатели всегда значительно ниже.

Что такое горение и как оно происходит

Это изотермический процесс, проходящий с высвобождением тепла, который можно разделить на ряд этапов:

• разогрев – под воздействием открытого пламени от внешнего источника участок полена разогревается до температуры, достижение которой обеспечивает его воспламенение.

Достижение температуры (120-150) °С инициирует обугливание древесины. Получающийся уголь способен воспламениться самостоятельно. (250-350) °С начинается пиролиз (термическое разложение на составляющие, представленные в газообразной форме). Обуглившийся верхний слой горит, не образуя открытого огня (тление). Процесс сопровождается выделением бурого (белого) дыма, состоящего из смеси этих газов с водяными парами.

• возгорание имеющихся пиролизных газов – продолжающийся разогрев усиливает термическое разложение древесины, повышается концентрация пиролизных газов, которые вспыхивают.

Возгорание распространяется на всю разогретую зону. Формируется устойчивое пламя, имеющее светло-жёлтый цвет.

Это происходит под влиянием внешнего источника теплоэнергии. Последний инициирует нагрев, ускоряющий термохимическую реакцию.

Воспламеняемость поленьев зависит от значительного числа внешних факторов:

а) – сечение полена, его форма и объёмный вес;

в) — степень влажности древесины;

г) – расположение полена относительно перемещаемого воздушного потока (горизонтально, вертикально);

д) – плотность поленьев (пористые загораются быстрее, ребристые, лучше, чем круглые, массивные хуже мелких, нестроганые быстрее гладких).

• Горение – если созданные условия горения близки к оптимальным, вспыхнувшие пиролизные газы инициируют процесс устойчивого горения, переходящий на всю закладку топлива.

Процесс продолжается, пока сохраняются условия для горения (наличие топлива, подача кислорода, поддержание температуры на необходимом уровне).

Как определить температуру горения древесины

Сделать это можно дистанционно, используя пирометр (точный замер). Существующие бытовые модели позволяют выполнять замеры в диапазоне (700-1200) °С. Приблизительное значение позволяет установить цвет пламени:

• тёмно-красный – горение происходит при низких температурах (образуется недостаточно жара);
• белый – высокотемпературный процесс, идущий с усиленной тягой (возникают определённые теплопотери);
• оранжево-жёлтый – оптимальная температура горения (свойственна берёзе) и максимальная теплоотдача.

Древесина, каких пород, отличается максимальной жаропроизводительностью

Теплотворная способность древесины указывает, сколько теплоэнергии, выделяется в процессе горения. Но есть ещё одна характеристика, о которой часто забывают, жаропроизводительность. Так именуется максимальное значение температуры, которое зависит от породы древесины, и может достигаться при сжигании древесного топлива. Пример можно посмотреть ниже (порода древесины/жаропроизводительность в %/температура):

• ясень — 87 — 1044;
• дуб зимней заготовки – 75 — 900;
• летней заготовки — 70 — 840;
• лиственница — 72 — 865;
• берёза — 68 — 816;
• акация — 59 — 708;
• липа — 55 — 660;
• сосна — 52 — 624;
• осина — 51 — 612;
• ольха — 46 — 552;
• тополь — 39 — 468.

Что влияет на формирование температуры горения

Кроме породы древесины обязательно учитываются такие значения, как влажность, реализованная тяга, конструкции отопительного прибора, в котором сжигаются дрова (котёл, печь, камин).

Влияние влажности

Сразу после заготовки она составляет (среднее значение) около 55%. Их температура горения редко поднимается до предельных значений, так как значительная её часть уходит на испарение имеющейся влаги. В результате падает теплоотдача. Для обеспечения выделения потребного количества тепла применяется один из трёх следующих вариантов:

• если требуется приготовить пищу и обогреть помещение, то использование свежезаготовленных дров требует удвоения их необходимого объёма.

Значительные объёмы сажи существенно сокращают сроки между обслуживанием газоходов и дымовых труб, а расходы на покупку топлива возрастают.

При естественной сушке на это уйдёт 1,0-1,5 года.

Теплотворная способность (кВт м 3 )

Источник