Удельная теплота сгорания дерево

Определение удельной теплоты сгорания дров

Дровами мы называем кусочки древесины, используемые в реакциях быстрого окисления кислородом воздуха для получения света и тепла. Огонь разжигаем просто на земле, выехав на пикник. Или в специальных устройствах – мангалах, очагах, котлах, печах, такырах или других.

Дрова бывают разнообразные, количество тепла, полученного от их сжигания, разделенное на массу (объём), называется удельная теплота сгорания печного топлива. Теплотворная способность дров зависит от породы деревьев и их влажности. К тому же полнота сгорания и коэффициент использования энергии горения зависит и от других факторов. Разные печи, сила тяги, устройство дымохода – всё влияет на результат.

Сущность физического параметра

Энергия измеряется в «джоулях» – количеству работы по перемещению на 1 метр при приложении силы в 1 ньютон в направлении приложения. Или в «калориях» – количестве тепла, нужном для нагрева 1 г воды на 1 ˚С при давлении в 760 мм ртутного столба. Международная калория соответствует 4,1868 Джоуля.

Удельная теплоемкость топлива – количество тепла, получаемого при полном сгорании, разделенное на массу или объем топлива.

Величина непостоянная, так как дрова могут сильно различаться, соответственно, варьирует и этот параметр. В лаборатории удельная теплота измеряется сжиганием в специальных устройствах. Результат верен для конкретного образца, но только для него.

Полная удельная теплота печного топлива измеряется с одновременным охлаждением продуктов горения и конденсацией испаренной воды – чтобы учесть ВСЁ количество полученной энергии.

На практике чаще пользуются рабочая, а не удельная теплота сгорания, без учета всей полученной энергии.

Сущность процесса горения

Если нагревать древесину, то при 120–150 ˚С она становится темного цвета. Это медленное обугливание, превращение в древесный уголь. Доведя температуру до 350–350 ˚С, увидим термическое разложение, почернение с выделением белого или бурого дыма. Нагревая дальше, выделяемые пиролизные газы (СО и летучие углеводороды) загорятся, превратившись в языки пламени. Прогорев какое-то время, количество летучих веществ снизится, и угольки будут продолжать гореть, но уже без пламени. На практике для поджигания и поддержания горения древесина должно разогреться до 450–650 ˚С.

Процесс горения дров

В дальнейшем температура горения печного топлива в топке составляет от приблизительно 500 ˚С (тополь) до 1000 и выше (ясень, бук). Эта величина сильно зависит от тяги, конструкции печи и многих других факторов.

Зависимость от влажности

Чем выше влажность, тем хуже горение, ниже КПД печи, сложнее зажечь и поддержать огонь. И меньше теплотворная способность дров.

[ads-mob-1][ads-pc-1]

Снижается и удельная теплота печного топлива, и коэффициент её использования. Причины следующие.

1. Вода в составе снижает количество топлива как такового: при влажности 50% в дровах воды – половина. И гореть она не будет…
2. Часть энергии печного топлива потратится на нагрев и испарение влаги.
3. Мокрая древесина лучше проводит тепло, что мешает прогреть поджигаемую часть полена до температуры возгорания.

Свежесрубленная древесина разнится по влажности в зависимости от времени рубки, породы дерева, места произрастания, но в среднем воды в ней около 50%.

Поэтому её и складывают в поленницы под навесом. За время хранения часть влаги испарится. При снижении влажности с 50 до 20% увеличивается удельная теплота сгорания печного топлива приблизительно вдвое.

Зависимость от плотности

Как ни странно, но состав деревьев разных пород похож: 35–46% целлюлозы, 20–28% лигнина + эфиры, смолы, другие вещества. А разница в теплоте сгорания печного топлива обусловлена пористостью, то есть тем, сколько места занимают пустоты. Соответственно, чем плотнее дерево, тем больше теплотворность дров из него. Качественные топливные пеллеты, получаемые просушкой и прессованием древесных отходов имеют плотность 1,1 кг/дм 3 , то есть выше плотности воды. В которой тонут.

Хозяйственные особенности различных дров

Имеет значение форма: чем мельче поленья, тем легче загораются и быстрее сгорают. Понятно, длина зависит и от конструкции: в печи или камине слишком длинные нельзя расположить, концы выпирают наружу. Слишком короткие – лишний труд при распиле или рубке. Температура горения дров зависит от размера влажности, породы дерева, количества подведенного воздуха. Ниже всего температура при сгорании дров из тополя, выше при горении твердых пород: ясеня, горного клена, дуба.

О значении влажности писалось выше. От нее и сильно зависят не только теплоотдача топлива в печи, но и трудозатраты на раскол или распиливание. Легче колется и пилится влажная, свежесрубленная древесина. Впрочем, слишком влажная вязкая, от этого колется плохо. Комлевая часть плотнее, а выкорчеванные пни, участки возле сучков обладают повышенной крепостью. Там слои дерева переплетаются, от этого намного прочнее. Дуб хорошо раскалывается в продольном направлении, что издревле используют бондари. Получение гонты, дранки, колка дров имеет свои секреты.

Ель – «стреляющая» порода, оттого нежелательная для использования в каминах или кострах. При нагреве внутренние «пузыри» со смолой вскипают и отбрасывают горящие частицы довольно далеко, что опасно: легко прожечь одежду возле костра. Или может привести к возгоранию возле камина. В закрытой топке печи это неважно. Береза даёт жаркое пламя, это отличные дрова. Но при плохой тяге у неё образуется много смолистых веществ (раньше делали берёзовый деготь), много откладывается сажи. Ольха и осина, напротив, дает мало сажи. Именно из осины, в основном, делают спички.

На практике удобно свежесрубленные дрова сразу распилить и расколоть. Потом сложить под навесами, делая поленницы так, чтобы воздух проходил, просушивая топливо и увеличивая теплоотдачу. Колка дров – трудоемкое занятие, поэтому покупая, обращайте на это внимание. А еще на то, сложенные или насыпью дрова вам привезут.

Во втором случае печное топливо размещается в кузове «рыхлее», и клиент платит частично за воздух. К тому же используемое для обогрева жидкое или газообразное топливо имеет плюс: легко автоматизировать подачу. Дрова требуют много ручной работы. Это всё стоит учитывать при выборе печи или котла для жилища.
[ads-pc-2][ads-mob-2]

Видео: Как выбрать дрова для топки

Источник

Дровяное отопление. Удельная теплота сгорания сухого и влажного дерева. Теплотворность дров. Практическое тепловыделение сухих и влажных дров при печном отоплении. Объемная теплотворность дров. Жаропроизводительность, температура горения дерева (дров)

Дровяное отопление. Удельная теплота сгорания сухого и влажного дерева. Теплотворность дров. Практическое тепловыделение сухих и влажных дров при печном отоплении. Объемная теплотворность дров. Жаропроизводительность, температура горения дерева (дров).
Для расчетов: 1 кВт*час = 3,6 МДж = 3600 кДж = 860 ккал

Теоретически, в идеальных условиях, при сгорании идеально сухого дерева (дров) можно добиться выхода тепла около 20,000 — кДж/кг = 5,5 кВт*часов/кг. Тем не менее, реально достижимые величины тепловыделения для дерева существенно ниже (предполагается 20% влажность дерева) .

Живое дерево — не в засуху — имеет влажность около 100% (больше не бывает). Распиленное (не обязательно наколотое) дерево сохнет за 1 год на воздухе до влажности 20% — это и есть «дерево» в понимании различных справочников. При сгорании дров, вся эта влага разогревается до температуры исходящих газов (дыма) и снижает таким образом тепловыделение.

Табличка ниже дает представление о тепловыделении влажного и сухого дерева при сгорании:

Тепловыделение влажного и сухого дерева при сгорании — теплота сгорания

Влажность дерева %	Удельная теплота сгорания по объему %	Удельная теплота сгорания по весу (массе) %
0 (лабораторные условия)	100	100
20 (сухое)	97	81
50 (недосушенное)	92	62
100 (свежие дрова)	85	42

Приведем практические величины удельной теплоты сгорания для сухого и влажного дерева:

Удельная теплота сгорания сухого и влажного дерева. Практическое тепловыделение сухих и влажных дров при печном отоплении.

Практические величины удельной теплоты сгорания дров.
кВт*час/кг	кВт*час/м 3	кДж/кг	ккал/кг
Дерево влажностью более 50%	2,5.-	2600.-	9300.-	2220.-
Дерево влажностью менее 20%	4,5.-	2900.-	16300.-	3890.-

Вывод: сухие дрова дают больше тепла и их намного легче носить и разжигать в печке 😉

Таблица объёмной теплотворности дров (удельная теплота сгорания объемная) при влажности древесины 20%

Первая группа
по ГОСТ 3243-88: берёза, бук, ясень, граб, ильм, вяз, клён, дуб, лиственница

Вторая группа
по ГОСТ 3243-88: сосна, ольха

Третья группа
по ГОСТ 3243-88: ель, кедр, пихта, осина, липа, тополь, ива

Температура горения («жаропроизводительность») различных пород дерева (древесины)

Дополнительная информация от Инженерного cправочника DPVA, а именно — другие подразделы данного раздела:

Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.

Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team

Источник

Удельная и низшая теплота сгорания дров: особенности торфа, древесины, березовых дров

Теплота сгорания дров – важный параметр, который показывает общее количество тепла, выделяющегося при сгорании 1 кг топлива. Именно так определяют удельную теплоту, хотя есть и показатель низшей, а также высшей теплоты. О том, что это такое, и какое топливо эффективнее всего для частного дома, подробно рассказывается в представленном материале.

Что такое теплота сгорания

Теплота определяется как количество тепловой энергии, которую можно получить при сжигании определенного топлива. Показатель имеет важное значение – вполне понятно, что чем больше теплота на единицу объема, тем более эффективны дрова, торф или другое топливо.

Для более точного определения используют такой показатель, как удельная теплота сгорания дров, то есть количество теплоты, которое можно получить в результате полного сгорания 1 кг дров. Измеряется эта величина в МДж/кг. Так, для сухих дров (березовых, сосновых) теплота составляет 15 МДж/кг.

Аналогичное значение справедливо и для других лиственных пород:

Но хотя удельная теплота сгорания березовых дров действительно составляет 15 МДж/кг, на практике она немного ниже – 12-13 МДж/кг. Дело в том, что «лишние» 2-3 МДж уходят на испарение воды, которая содержится в древесине в довольно больших количествах, особенно в свежей.

Фактический показатель называется низшая теплота сгорания древесины (она же рабочая). То есть низшая всегда несколько меньше по сравнению с удельной. Но если древесина сухая, эти параметры примерно равны. Если же учесть теплоту, которая выделяется в результате конденсации выделившейся из древесины воды, получим высшую теплотворность. Она всегда выше, чем низшая теплота сгорания дерева.

Теплота сгорания разного топлива

Как уже говорилось, теплота сгорания дерева примерно одинакова и составляет примерно 15 МДж/кг. Хотя если брать идеально сухую древесину, показатель вырастает до 16-20 МДж/кг. Что касается других видов топлива, показатель будет таким:

• уголь древесный 31 МДж/кг;
• уголь каменный антрацит 31 МДж/кг;
• удельная теплота сгорания торфа 8,1 МДж/кг;
• пеллеты (специальные гранулы из отходов древесины) 17-18 МДж/кг;
• брикеты из хвои 20-28 МДж/кг.

На основе этих данных можно прийти к выводу, что пеллеты и топливные брекеты более энергоэффективны, поэтому дрова как таковые не нужны. Ведь действительно удельная теплота сгорания дерева составляет 15-20 МДж/кг, что сопоставимо с пеллетами (17-18) и намного меньше по сравнению с брикетами (20-28).

Но важно понимать, что оба этих вида топлива имеют свои недостатки:

• стоят дороже;
• не всегда есть в продаже;
• быстро сгорают, не обеспечивают равномерное получение тепла.

Таким образом, основной показатель, на который стоит ориентироваться – это удельная теплота сгорания сухих дров. Но поскольку на практике они часто имеют большую долю влаги, стоит уменьшить его на 2-3 МДж/кг. Причем вне зависимости от древесины все дрова имеют примерно одинаковую теплоту. Она намного больше торфа, но уступает пеллетам и брикетам из хвои.

Источник