Температура горіння дров в печі
Дрова - класичний варіант твердого палива в місцевості, багатої лісами. Спалювання деревини дає можливість отримувати теплову енергію, при цьому температура горіння дров безпосередньо впливає на ефективність використання палива. Температура полум'я залежить від породи дерева, а також від ступеня вологості палива і умов його спалювання.
Теплові характеристики деревини
Породи деревини розрізняються по щільності, структурі, кількості і складу смол. Всі ці фактори впливають на теплотворність дров, на температуру, при якій вони згорають, і на характеристики полум'я.
Деревина тополі пориста, такі дрова горять яскраво, але максимальний температурний показник сягає лише 500 градусів. Щільні породи дерева (бук, ясен, граб), згораючи, виділяють понад 1000 градусів тепла. Показники берези трохи нижче - близько 800 градусів. Модрина і дуб розпалюються спекотніше, видаючи до 900 градусів тепла. Соснові і ялинові дрова горять при 620-630 градусах.
Якість дров і як правильно вибирати
У березових дров краще співвідношення теплоеффектівності і вартості - топити більш дорогими породами з високими показниками температури згоряння економічно невигідно.
Ялина, ялиця і сосна придатні для розведення багать - ці хвойні породи забезпечують відносно помірне тепло. Але в твердопаливних котлі, в печі або каміні такі дрова використовувати не рекомендується - вони виділяють недостатньо тепла для ефективного обігріву житла і приготування їжі, згоряють з утворенням великої кількості сажі.
Низькоякісними дровами вважається паливо з осики, липи, тополі, верби і вільхи - пориста деревина при горінні виділяє мало тепла. Вільха і деякі інші види деревини «стріляють» вуглинками в процесі горіння, що може привести до виникнення пожежі, якщо дрова використовувати для топки відкритого каміна.
При виборі також слід звернути увагу на ступінь вологості деревини - сирі дрова гірше горять і залишають більше золи.
Температура горіння і тепловіддача
Температура горіння деревини визначає показники тепловіддачі палива - чим вона вища, тим більша кількість теплової енергії виділяється в процесі згоряння дров. При цьому питома теплотворність палива залежить від характеристик деревини.
Показники тепловіддачі в таблиці вказуються для дров, які спалюють в ідеальних умовах:
Орієнтуватися на табличні значення теплотворення має сенс тільки для порівняння різних видів дров між собою - в реальних умовах тепловіддача палива буде помітно нижче.
Що таке горіння
Горіння є ізотермічним явищем - тобто, реакцією з виділенням тепла.
Процес горіння дров можна розділити на кілька етапів:
1. Розігрів. Ділянка деревини необхідно нагріти зовнішнім джерелом вогню до температури займання. При нагріванні до 120-150 градусів дерево починає обвуглюватися, при цьому утворюється вугілля, здатний до самозаймання. При нагріванні до 250-350 градусів стартує процес термічного розкладання на газоподібні складові (піроліз). Верхній, обвуглений шар тліє (горить без утворення полум'я), при цьому виділяється дим білого або бурого кольору - суміш водяної пари з продуктами піролізу.
2. Займання піролізних газів. Подальший розігрів призводить до посилення термічного розкладання, і сконцентрувалися піролізні гази спалахують. Після спалаху займання поступово починає охоплювати всю зону розігріву. При цьому утворюється стійке полум'я світло-жовтого кольору.
3. Займання. Подальший розігрів призводить до займання дров. Температура займання в природних умовах коливається в проміжку від 450 до 620 градусів. Деревина запалюється під впливом зовнішнього джерела теплової енергії, який забезпечує нагрівання, необхідний для різкого прискорення термохимической реакції.
Займистість деревного палива залежить від цілого ряду чинників:
- об'ємна вага, форма і перетин елемента з дерева;
- ступінь вологості деревини;
- сила тяги;
- розташування підпалюваного об'єкта щодо повітряного потоку (вертикальне чи горизонтальне);
- щільність деревини (пористі матеріали спалахують легше і швидше щільних, наприклад, розпалити вільхові дрова простіше, ніж дубові).
Для займання потрібна хороша, але не надмірна тяга - необхідний достатній приплив кисню і мінімальне розсіювання теплової енергії горіння - вона потрібна для прогріву сусідніх ділянок деревини.
4. Горіння. За умов, близьких до оптимальних, первісна спалах піролізних газів не згасає, від загоряння процес переходить в стійке горіння з поступовим охопленням всього обсягу палива. Горіння ділиться на дві фази - тління і полум'яне горіння.
Тління на увазі згоряння вугілля - твердого продукту процесу піролізу. Виділення горючих газів відбувається повільно і вони не запалюються через недостатню концентрації. Газоподібні речовини, охолоджуючись, конденсуються, утворюючи характерний білий дим. В процесі тління повітря проникає вглиб деревини, за рахунок чого розширюється площа охоплення. Полум'яне горіння забезпечується за рахунок згорання піролізних газів, при цьому гарячі гази рухаються назовні.
Горіння підтримується, поки є умови для вогню - наявність незгорілого палива, надходження кисню, збереження необхідного рівня температури.
5. Згасання. При недотриманні однієї з умов процес горіння припиняється і полум'я гасне.
Вимірювання температури горіння дров
Щоб дізнатися, яка температура горіння дров, використовують спеціальний прилад під назвою пірометр. Інші види термометрів непридатні для цієї мети.
Зустрічаються рекомендації визначати температуру згоряння деревного палива за кольором полум'я. Темно-червоні язики вогню вказують на низькотемпературне горіння, біле полум'я - на високу температуру через посиленої тяги, при якій основна частина теплової енергії йде в димохід. Оптимальний колір полум'я - жовтий, саме так горить суха береза.
У твердопаливних котлів і печей, а також у закритих камінів, передбачена можливість коригувати надходження повітря в топку, регулюючи інтенсивність процесу горіння і тепловіддачу.
Самі жаропроізводітельние дрова
Показник теплотворення позначає, скільки теплової енергії виділяється в процесі спалювання дров. Але у твердого палива є й інша характеристика, знання якої може стати в нагоді на практиці - жаропроізводітельность. Це максимальний рівень температури, який може досягатися в процесі спалювання дров, і залежить від властивостей деревини.
Деревина з низькою щільністю горить світлим високим полум'ям і при цьому виділяє відносно невелика кількість тепла, для дров з щільних порід дерева характерна підвищена жаропроізводітельность при невеликому полум'ї.
Жаропроізводітельность,% (100% - максимум)
Фактори, що впливають на температуру горіння
Температура горіння дров в печі залежить не тільки від породи деревини. Значимими факторами також є вологість дров і сила тяги, яка обумовлена конструкцією теплового агрегату.
вплив вологості
У свежесрубленной деревини показник вологості досягає від 45 до 65%, в середньому - близько 55%. Температура горіння таких дров не підніметься до максимальних значень, так як теплова енергія буде йти на випаровування вологи. Відповідно до цього знижується тепловіддача палива.
Щоб при згорянні деревини виділялося необхідну кількість теплоти, використовуються три шляхи:
- для обігріву приміщень і приготування їжі використовується майже вдвічі більше свіжозрубаних дров (це обертається зростанням витрат на паливо і потребою частого обслуговування димової труби і газоходів, в яких буде осідати велика кількість сажі);
- свіжозрубані дрова попередньо висушуються (колоди пиляються, розколюються на поліна, які укладають в штабель під навіс - для природного сушіння до 20% вологості потрібно 1-1,5 року);
- закуповуються сухі дрова (фінансові витрати компенсуються високою тепловіддачею палива).
Теплотворна здатність березових дров з свежесрубленной деревини досить висока. Також придатний для використання паливо з свіжозрубаного ясена, граба та інших твердих порід деревини.
Вплив подачі повітря
Обмежуючи надходження кисню в топку, ми знижуємо температуру горіння деревини і зменшуємо тепловіддачу палива. Тривалість згоряння закладки палива можна збільшити, прикриваючи заслінку котельного агрегату або печі, але економія палива обертається низьким ККД спалювання через неоптимальних умов. До дров, що горить в каміні відкритого типу, повітря надходить вільно з приміщення, і інтенсивність тяги залежить в основному від характеристик димоходу.
Спрощена формула ідеального згоряння деревини така:
З + 2Н2 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q (теплота)
Вуглець і водень спалюються при подачі кисню (ліва частина рівняння), в результаті утворюється тепло, вода і вуглекислий газ (права частина рівняння).
Щоб сухі дрова горіли при максимальній температурі, обсяг повітря, який надходить в камеру згоряння, повинен досягати 130% від обсягу, необхідного для процесу горіння. При перекривання потоку повітря заслінками утворюється велика кількість чадного газу, і причиною тому недолік кисню. Чадний газ (недопалену вуглець) йде в димохідну трубу, при цьому падає температура в камері згоряння і зменшується тепловіддача дров.
Економний підхід при використанні твердопаливного котла на дровах - установка теплоаккумулятора, який буде запасати надлишки тепла, що утворюється при горінні палива в оптимальному режимі, з хорошою тягою.
З дров'яними печами так економити паливо не вийде, оскільки вони безпосередньо гріють повітря. Тіло масивної цегляної печі здатне акумулювати відносно невелику частину теплової енергії, а у металевих грубок надлишки тепла безпосередньо йдуть в димар.
Якщо ви відкрили піддавали і збільшили тягу в печі, інтенсивність горіння і тепловіддача палива збільшиться, а й втрати тепла також зростуть. При повільному згорянні дров зростає кількість чадного газу і зменшується тепловіддача.
Важливо! На ефективність спалювання палива також впливає ККД самого теплогенератора. Для котельного агрегату він становить близько 80%, для грубки - від 40%, в залежності від конструкції і матеріалу виконання.
висновок
Питома теплота згоряння сухих березових дров і цінова доступність робить це паливо оптимальним вибором. Більш жаропроізводітельние породи деревини рідко використовуються в якості дров через високу вартість.
