Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Теплота сгорания дерева: 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)

Содержание

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)

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/м3 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%

Порода дерева Объёмная удельная теплотворная способность дров. 1 дм3=1л
 
ккал/дм3 кДж/дм3 кВт*ч/дм3 Градация теплотворности по ГОСТ 3243-88
Берёза 1389-2240 5816-9379 1,62-2,61

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

бук 1258-2133 5276-8931 1,46-2,48
ясень 1403-2194 5874-9186
1,63-2,55
граб 1654-2148 6925-8994 1,92-2,5
ильм 1282-2341 5368-9802 1,49-2,72
вяз 1282-2341 5368-9802 1,49-2,72
клён 1503-2277 6293-9534 1,75-2,65
дуб 1538-2429 6400-10170 1,79-2,82
лиственница 1084-2207 4539-9241 1,26-2,57
сосна 1282-2130 5368-8918 1,49-2,48

Вторая группа
по ГОСТ 3243-88: сосна, ольха

ольха 1122-1744 4698-7302 1,30-2,03
ель 1068-1974 4472-8265 1,24-2,30

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

кедр 1312-2237 5493-9366 1,53-2,60
пихта

1068-1974

4472-8265 1,24-2,30
осина 1002-1729 4195-7239 1,17-2,01
липа 1046-1775 4380-7432 1,22-2,06
тополь 839-1370 3515-5736 0,98-1,59
ива 1128-1840 4723-7704 1,31-2,14

Температура горения ("жаропроизводительность") различных пород дерева (древесины)

Порода Жаропроизводительность
(100%-максимум)
Температура горения,
max
Горный клен 100% 1200°С
Бук 87% 1044°С
Ясень 87% 1044°С
Граб 85% 1020°С
Боярышник 82% 984°С
Зимний дуб 75% 900°С
Лиственница 72% 864°С
Вяз 72% 864°С
Летний дуб 70% 840°С
Береза
68% 816°С
Пихта 63% 756°С
Акация 59% 708°С
Липа 55% 660°С
Сосна 52% 624°С
Осина 51% 612°С
Ольха 46% 552°С
Ива 40% 480°С
Тополь 39% 468°С

Теплота сгорания древесной древесины

Теплота сгорания древесной древесины

Теплота сгорания древесной древесины - количество тепла, выделяемое при сгорании 1 кг вещества.

Различают высшую и низшую теплоту сгорания древесной древесины.

Высшая теплота сгорания древесной древесины - это количество тепла выделившееся при сгорании 1 кг биомассы при полной конденсации всех паров воды, образовавшихся при горении, с отдачей ими тепла, израсходованного на их испарение (так называемой скрытой теплоты парообразования). Высшая теплота сгорания древесной древесины QBp определяется по формуле Д. И. Менделеева (кДж/кг):

Qрв = 340СР + 1260НР- 109 Ор(2.15)

Низшая теплота сгорания древесной древесины - количество тепла, выделившееся при сгорании 1 кг биомассы, без учета тепла, израсходованного на испарение влаги, образовавшейся при сгорании этого топлива. Ее значение определяется по формуле (кДж/кг):

Qрн = 340CP+1030HP - 109Ор - 25Wр (2.16)

Теплота сгорания древесной древесины, вычисленная по этим формулам, имеет размерность килоджоуль на килограмм.

Теплота сгорания стволовой древесины. Теплота сгорания стволовой древесины зависит только от двух величин: зольности и влажности. Низшая теплота сгорания горючей массы стволовой древесины практически постоянна и равна 18,9 МДж/кг (4510 ккал/кг). На основании стабильности горючей массы стволовой древесины и независимости ее от породы древесины нетрудно вывести формулу теплоты сгорания стволовой древесины для любой влажности и зольности. Она будет иметь следующий вид:

Qрн = 18900 - 214WР - 189 Aр (2.17)

где QHp - теплота сгорания стволовой древесины при влажности Wp и зольности Ар, кДж/кг.

Теплота сгорания коры. Исследования по теплоте сгорания коры различных пород древесины очень малочисленны, и можно привести лишь ориентировочные данные по данному показателю. Для ориентировочных расчетов можно принять следующие значения низшей теплоты сгорания коры различных пород древесины в расчете на горючую массу, кДж/кг.
Низшая теплота сгорания коры и гнилой древесины различных пород для различной влажности и зольности может быть подсчитана по формуле

Теплота сгорания древесной гнили. Теплота сгорания гнилой древесины, отнесенная к единице массы, у гнилей коррозионного типа меньше, а у гнилей деструктивного типа больше, чем у здоровой древесины.

Для приближенных расчетов можно принять следующие значения низшей теплоты сгорания гнилой древесины различных пород в расчете на горючую массу:

Теплота сгорания гнилой древесины при различных значениях зольности и влажности рассчитывается по той же формуле, что и теплота сгорания коры.

Удельная теплота сгорания дров, теплотворная способность, температура горения

Краткое содержание


Теплотворная способность дров зависит от породы деревьев и их влажности

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.

Цвет древесины при горении может изменяться в зависимости от температуры

Зависимость от влажности

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

Показатели теплотворной способности (количество теплоты, выделившееся при полном сгорании 1 кг дров в зависимости от влажности)

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/дм3, то есть выше плотности воды. В которой тонут.

Показатели плотности древесины при влажности 12%

Хозяйственные особенности различных дров

Ниже всего температура при сгорании дров из тополя

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.

Еловые дрова

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.

Видео: Как выбрать дрова для топки

Температура горения дров разных пород

Предыдущая статья Следующая статья

Если вы используете древесные поленья не только для того, чтобы любоваться огнем камина, а еще и для обогрева помещения, то вас наверняка интересует такой параметр, как температура горения дров. Он показывает, насколько эффективным будет топливо, сколько жара оно будет отдавать. Теплотворная способность дров напрямую зависит от породы древесины, влажности поленьев и объема поступающего в топку воздуха. Способность выделять то или иное количество тепла показывает такая характеристика, как калорийность дров. Одна калория равна объему тепловой энергии, способному нагреть 1 грамм воды на 1 оС. Калорийность популярных пород древесины:

  • дуб – 4857;
  • береза – 4919;
  • сосна – 4907;
  • ольха – 4878;
  • ель – 4857.

Теплоотдача дров: сравнительная таблица

Однако то, насколько эффективным будет топливо, зависит не только от его калорийности, но и от теплоотдачи дров. Плотность древесных волокон и другие особенности влияют на то, какой процент от температуры горения дерева оно будет отдавать в окружающую среду. Для сравнения ознакомьтесь со следующими данными:

  • дуб – 900оС, 75%;
  • береза – 816оС, 68%;
  • сосна – 624оС, 52%;
  • ольха – 552оС, 46%;
  • ель – 600оС, 50%.

Это теплоотдача дров в таблице, где вы можете видеть максимальную температуру горения и процент жаропроизводительности.   

Температура горения дерева при разной влажности

Приведенные выше данные могут значительно коррелироваться, в зависимости от влажности поленьев. Чем выше влажность, тем ниже будет теплотворность дров, так как часть энергии будет расходоваться на испарение влаги из топлива. Например, если калорийность сухого дуба 4857, то при повышении влажности всего на 15% она падает до 3660 калорий. А количества энергии, которое тратится на испарение 15% влаги из килограмма дров, достаточно для нагрева до кипения 10 литров воды.

От влажности зависит и температура возгорания дерева – чем больше воды в волокнах древесины, тем сложнее ее разжечь. Потому сырые поленья рекомендуется использовать лишь тогда, когда огонь хорошо разгорелся. Помните об этом нюансе, когда выбираете дрова для топки. 

Соответственно, данные из таблицы можно использовать лишь для сравнительного анализа, так как на практике абсолютно сухих дров не бывает. Свежесрубленная древесина имеет влажность 45-65%, а спустя год просушивания в поленнице чурки все равно остаются влажными на 15-20%. Некоторые сорта древесины горят быстрее, наглядный тому пример — березовые дрова.  Кроме того, удельная теплота сгорания дров будет зависеть и от других факторов, например, конструкции вашей печки или котла.       

Теплота сгорания дров и подача воздуха

Теплота сгорания дров понижается также с ограничением подачи кислорода. Если вы используете дрова из сосны, информация ниже точно будет вам полезной.Кислород необходим для поддержания процесса горения, но часто его доступ перекрывается заслонкой, чтобы топливо перегорало медленнее. В итоге мы экономим на частоте подкидывания топлива, но не дополучаем от него тепла. Так температура костра из дров обычно выше, чем температура сгорания поленьев в закрытой топке. Чтобы добиться максимальных показателей, необходимо поддерживать соотношение:

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

При недостаточном количестве кислорода во время сгорания образуется угарный газ, который уходит в дымоход недожженным. Чтобы такого не случалось, нужно настроить работу твердотопливного котла в максимальном режиме с достаточным количеством поступающего воздуха. Существенно помогает повысить теплоотдачу установка буферной емкости.  

Как видите, на то, насколько тепло будет в вашем доме зимой, влияет не только температура воспламенения дерева, калорийность древесины и жаропроизводительность, но и состояние поленьев, конструкция котла или печки, КПД самого теплогенератора. Так что выбирайте только качественные дрова из клена или другой древесины и не забывайте следить за состоянием оборудования. 

Таблица теплотворности

 Обратите внимание на теплотворную способность (удельную теплоту сгорания) различных видов топлива, сравните показатели. Теплотворная способность топлива характеризует количество теплоты, выделяемое при полном сгорании топлива массой 1 кг или объёмом 1 м³ (1 л). Наиболее часто теплотворная способность измеряется в Дж/кг (Дж/м³; Дж/л). Чем выше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше его расход. Поэтому теплотворная способность является одной из наиболее значимых характеристик топлива. Зная эти показатели, нужно учитывать их при проектирование котельной на твёрдом топливе.

 Удельная теплота сгорания каждого вида топлива зависит:


 От его горючих составляющих (углерода, водорода, летучей горючей серы и др.), а также от его влажности и зольности.
Вид топлива Ед. изм. Удельная теплота сгорания Эквивалент
кКал кВт МДж Природный газ, м3 Диз. топливо, л Мазут, л
Электроэнергия 1 кВт/ч 864 1,0 3,62 0,108 0,084 0,089
Дизельное топливо (солярка) 1 л 10300 11,9 43,12 1,288 - 1,062
Мазут 1 л 9700 11,2 40,61 1,213 0,942 -
Керосин 1 л 10400 12,0 43,50 1,300 1,010 1,072
Нефть 1 л 10500 12,2 44,00 1,313 1,019 1,082
Бензин 1 л 10500 12,2 44,00 1,313 1,019 1,082
Газ природный 1 м 3 8000 9,3 33,50 - 0,777 0,825
Газ сжиженный 1 кг 10800 12,5 45,20 1,350 1,049 1,113
Метан 1 м 3 11950 13,8 50,03 1,494 1,160 1,232
Пропан 1 м 3 10885 12,6 45,57 1,361 1,057 1,122
Этилен 1 м 3 11470 13,3 48,02 1,434 1,114 1,182
Водород 1 м 3 28700 33,2 120,00 3,588 2,786 2,959
Уголь каменный (W=10%) 1 кг 6450 7,5 27,00 0,806 0,626 0,665
Уголь бурый (W=30…40%) 1 кг 3100 3,6 12,98 0,388 0,301 0,320
Уголь-антрацит 1 кг 6700 7,8 28,05 0,838 0,650 0,691
Уголь древесный 1 кг 6510 7,5 27,26 0,814 0,632 0,671
Торф (W=40%) 1 кг 2900 3,6 12,10 0,363 0,282 0,299
Торф брикеты (W=15%) 1 кг 4200 4,9 17,58 0,525 0,408 0,433
Торф крошка 1 кг 2590 3,0 10,84 0,324 0,251 0,267
Пеллета древесная 1 кг 4100 4,7 17,17 0,513 0,398 0,423
Пеллета из соломы 1 кг 3465 4,0 14,51 0,433 0,336 0,357
Пеллета из лузги подсолнуха 1 кг 4320 5,0 18,09 0,540 0,419 0,445
Свежесрубленная древесина (W=50. ..60%) 1 кг 1940 2,2 8,12 0,243 0,188 0,200
Высушенная древесина (W=20%) 1 кг 3400 3,9 14,24 0,425 0,330 0,351
Щепа 1 кг 2610 3,0 10,93 0,326 0,253 0,269
Опилки 1 кг 2000 2,3 8,37 0,250 0,194 0,206
Бумага 1 кг 3970 4,6 16,62 0,496 0,385 0,409
Лузга подсолнуха, сои 1 кг 4060 4,7 17,00 0,508 0,394 0,419
Лузга рисовая 1 кг 3180 3,7 13,31 0,398 0,309 0,328
Костра льняная 1 кг 3805 4,4 15,93 0,477 0,369 0,392
Кукуруза-початок (W>10%) 1 кг 3500 4,0 14,65 0,438 0,340 0,361
Солома 1 кг 3750 4,3 15,70 0,469 0,364 0,387
Хлопчатник-стебли 1 кг 3470 4,0 14,53 0,434 0,337 0,358
Виноградная лоза (W=20%) 1 кг 3345 3,9 14,00 0,418 0,325 0,345

Теплотворная способность древесины.

Теплотворность дров. Теплотворная способность гнилой древесины

Теплотворная способность - важнейшая характеристика древесины как надежного строительного материала. Она зависит от многих факторов и может быть точно определена только в лабораторных условиях. Однако, если возникает острая необходимость, приблизительные расчеты можно осуществить с помощью несложных формул.

Дрова́

Дрова́ — куски дерева, которые предназначены для сжигания в печах, каминах, топках или кострах для получения тепла, жара и света.

 Каминные дрова в основном заготавливаются и поставляются в пиленном и колотом виде. Содержание влаги должно быть как можно меньшим. Длина поленьев в основном 25 и 33 см. Такие дрова продают  в насыпных складометрах или фасуют, и продают по весу.

 Покупая дрова для топки печи или камина, рекомендуется учитывать породу древесины, так как горение дров ясеня отличается от горения дров ольхи.

Для отопительных целей применяются различные дрова. Приоритетной характеристикой, по которой выбирают те или иные дрова для каминов и печей, является  их теплотворная способность, длительность горения и комфорт при использовании (картина пламени, запах). Для отопительных целей желательно, чтобы тепловыделение происходило медленнее, но более продолжительное время. Для отопительных целей лучше всего подходят все дрова из лиственных пород.

Для топки печей и каминов используют преимущественно дрова таких пород, как дуб, ясень, берёза, лещина, тис, боярышник.

 Особенности горения  дров разных пород древесины:

- дрова из бука, березы, ясеня, лещины трудно растапливать, но они могут гореть сырыми, потому что имеют небольшую влажность, причем дрова из всех этих пород деревьев, кроме бука, легко раскалываются;

- ольха и осина сгорают без образования сажи, более того - они выжигают ее из дымохода;

- березовые дрова хороши для тепла, но при недостатке воздуха в топке, горят дымно и образуют деготь (березовую смолу), который оседает на стенках трубы;
- пни и корни дают замысловатый рисунок огня;
- ветки можжевельника, вишни и яблони дают приятный аромат;
- сосновые дрова горят жарче еловых из-за большего содержания смолы. При горении смоленых дров, резком повышении температуры с треском лопаются маленькие полости в древесине, в которых скапливается смола, и во все стороны разлетаются искры;

- лучшей теплоотдачей обладают дубовые дрова, единственный их недостаток — они плохо раскалываются, так же как и дрова из граба;

- дрова из груши и яблони легко раскалываются и хорошо горят, издавая приятный запах;

- дрова из пород средней твердости, как правило, легко колоть;

- долго тлеющие угли дают дрова из кедра;

- дрова из вишни и вяза при горении дымят;

- дрова из платана легко растапливаются, но тяжело колются;

- меньше подходят для топки дрова хвойных пород, потому что они способствуют образованию смолистых отложений в трубе и имеют низкую теплотворную способность. Сосновые и еловые дрова легко колоть и растапливать, но они дымят и искрят;

- к породам деревьев с мягкой древесиной относят также тополь, ольху, осину, липу. Дрова этих пород хорошо горят, дрова из тополя сильно искрят и очень быстро прогорают;

- бук -  дрова этой породы считают классическими каминными дровами, так как у бука красивая картина пламени и хорошее развитие жара при почти полном отсутствии искр. Ко всему перечисленному следует добавить — буковые дрова имеют очень высокий показатель теплотворной способности. Запах горящих буковых дров тоже оценён высоко — поэтому и для копчения продуктов в основном применяются буковые дрова. Дрова из бука универсальны в применении. Исходя из перечисленного, стоимость буковых дров высокая.

 Теплотворная способность гнилой древесины

В связи с химическими изменениями, происходящими при гниении древесины, находится вопрос о теплотворной способности гнилой древесины, имеющий практическое значение при оценке дровяного материала.

Обычно принято думать, что теплотворная способность у гнилой древесины меньше, чем у здоровой. Однако это не всегда так, и в некоторых случаях, наоборот, теплотворная способность при гниении немного увеличивается. Теплотворная способность гнилой древесины, отнесенная к единице веса у гнилой деструктивного типа немного больше, а у гнилой, коррозионного типа немного менее, чем у здоровой древесины (см. табл. ). Однако удельная теплотворная способность у гнилой древесины обоих типов гниения будет всегда меньше, чем у здоровой, ввиду значительного уменьшения удельного веса, происходящего при гниении.

Количественные исследования химических изменений, происходящих при гниении, можно сделать только при помощи специального химического анализа. Однако о направлении хода разложения можно судить с достаточной точностью и при помощи цветных реакций на целлюлозу и лигнин. Для этой цели тонкие срезы исследуемой древесины обрабатываются соответствующими реактивами и по окраске судят, в какую сторону происходит изменение, в сторону ли растворения лигнина, или целлюлозы.

Реактивами на целлюлозу и лигнин в этом случае могут служить очень многие вещества. Так, напр., целлюлоза окрашивается от раствора иода — в желтый цвет, от хлор-цинк-иода — в сине-фиолетовый цвет, от иод-иодистого кальция—в розовый или фиолетовый. Лигнин окрашивается: от серно-кислого анилина — в светло-желтый цвет, от пиррола — в красный цвет, от дифениламина — в желтый цвет, от флороглюцина с соляной кислотой — в малиновый цвет, от резорцина — в сине-фиолетовый, от гидрохинона — в мясной цвет и т. д. Наиболее употребительным реактивом для окрашивания целлюлозы является хлор-цинк-иод, а для лигнина — флороглюцин с соляной кислотой.

Теплотворность дров.

Теплотворность дров,она же – теплота сгорания дров, она же – теплотворная способность дров.

Дрова – соразмерные очагу куски древесины, используемые для разведения и поддержания в нем огня.
Теплотворная способность дров – важнейший показатель их качества, как вида топлива. Дрова разных пород дерева имеют разную удельную теплоту сгорания и это нужно учитывать при их выборе.

Различают высшую и низшую теплотворность древесины.

Теплотворность древесины называется высшей, если учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.
Теплотворность древесины называется низшей, если не учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.
Теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения, называется скрытой теплотой горения.

Высшая и низшая теплотворность древесины называются ее абсолютной и рабочей теплотворностью, соответственно.

Определение абсолютной и рабочей теплотворности древесины

Абсолютная теплотворность древесины определяется путем полного сжигания в калориметре исследуемого образца с последующим охлаждением всех продуктов горения к исходной температуре и конденсацией водяного пара.

Рабочая теплотворность древесины определяется путем полного сжигания в калориметре исследуемого образца без последующего охлаждения всех продуктов горения к исходной температуре и без конденсации водяного пара.

 

Рабочая теплотворность всегда меньше, чем абсолютная.

На практике, никогда не удается охладить продукты сгорания до полной конденсации водяного пара. Поэтому, рабочая (низшая) теплотворность топлива имеет широкое практическое применение, тогда как абсолютная (высшая) теплотворность используется только в расчетах теоретического характера.

Рабочая (низшая) теплотворность древесины, приведенная к занимаемой им единице массы или объема топлива, называется рабочей удельной теплотой сгорания, или просто – удельной теплотворностью.

Удельная теплота сгорания древесины

Удельная теплота сгорания древесины – это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании массовой или объемной единицы топлива. Зависит от химического состава и количественного содержания горючего вещества в единице массы или объема топлива. Определяется экспериментально для каждой породы дерева и является справочной величиной. Имеет наибольшее практическое применение.

Различают массовую и объемную удельные теплотворности

Массовая удельная теплотворность – это количество тепла, полученное от сгорания 1 кг древесины.
Мало зависит от породы дерева, поскольку 1 кг древесины любой породы дерева содержит примерно равное количество горючего вещества, близкого по своему составу.
Измеряется в Дж/кг, кал/кг, или в кратных к ним единицах.

Объемная удельная теплотворность – это количество тепла, полученное от сгорания 1 м3 или 1дм3 древесины.
Напрямую зависит от породы дерева, поскольку разные породы дерева имеют различную плотность и, соответственно – разное количество горючего (теплотворного) вещества в единице своего объема.
Измеряется в Дж/м3, кал/м3, или в кратных к ним единицах.

Объемная удельная теплота сгорания древесины широко применяется на практике, как качественная и количественная характеристика теплотворности дров.

Состав и теплотворная способность древесины

. При правильном ведении лесного хозяйства на топливо может расходоваться только естественный прирост древесины. Превышение количества расходуемой древесины по сравнению с естественным приростом ведет к уничтожению лесных массивов, изменению климата, пересыханию рек, ухудшению условий, способствующих развитию всякого рода растительности.

Древесина в большинстве топочных устройств сжигается в виде дров, и только в энергетических котельных крупного масштаба, оборудованных мощными котлами, дрова заменяют рубленой щепой, которую и сжигают в механических топках. В состав растительной ткани входят целлюлоза и лигнин как основные вещества, образующие клеточки и сосуды, наполненные соком и воздухом. Кроме того, древесина содержит небольшое количество смолы, дубильных веществ, белков и пр. Состав органической массы древесины (одновременно и состав горючей массы, так как в древесине имеются только следы серы) весьма устойчив и мало изменяется в зависимости от породы дерева, что подтверждается цифровыми значениями. Также мало изменяется и теплотворная способность органической массы. Засоренность древесного топлива золой очень небольшая и мало изменяющаяся.
Зольность на сухое вещество составляет Az— 1%, и только для сплавных дров она иногда повышается вследствие засорения древесной коры песком. Повышение это вообще незначительно, и отмечаются только единичные случаи, когда зопьность доходит до Ас =2%. Второе слагаемое внешнего балласта — влага, — наоборот, колеблется в дровах в больших пределах. Свежесрубленное дерево, если к тому же оно срублено не зимой, когда влажность меньше, имеет влажность, доходящую до 50 % и более. Пролежав после рубки около года в лесу, дрова высыхают, и их влажность доходит до 30%. Эти так называемые воздушносухие дрова и следует использовать для сжигания. Вывозить из леса свежесрублен-ные дрова нерационально, так как приходится расходовать энер гию на перевозку большого количества находящейся в них воды. 

Если дрова доставляются на место их сжигания сплавом, ю влажность несколько повышается, однако после выдерживания их на складе восстанавливается прежняя влажность.

Раньше предполагали, что в сплавных дровах вследствие их длительного нахождения в воде происходит выщелачивание горючих составных частей, вследствие чего понижается теплотворная способность дров; однако проведенные в этом направлении опыты этих предположений не подтвердили. Присутствие влаги в любом топливе всегда снижает его рабочую теплотворную способность, но особенно резко это сказывается на дровах и торфе, теплотворная способность органической массы которых невысока, а влажность, наоборот, очень высокая. Таким образом, воздушносухие дрова имеют теплотворную способность, колеблющуюся около 3 000 кшя/кг.

Эта теплотворная способность мало зависит от породы дров, что на первый взгляд кажется странным, так как всем известно, что березовые или дубовые дрова лучше еловых или осиновых. Это недоразумение происходит потому, что приобретают дрова не по весу, а по объему, а вес 1 м3 дубовых или березовых дров больше, чем еловых или осиновых. Правда, различные породы деревьев отличаются друг от друга по молекулярному строению древесины, что сказывается, например, на размерах и цвете факела при горении. Требования, предъявляемые к дровам. Дрова подразделяются на однородные и смешанные. Примесь иных пород в однородных дровах допускается до 5%, считая по кубагург сдаваемой партии Гакже классифицируются дрова по влажности, причем различают сухие, полусухие и сырые. В сухих дровах влажность не превышает 25%. Сырыми считаются дрова, влажность которых превышает 35%

Если анализа на влажность не производят, то сухими считают дрова, пролежавшие в лесу или на складе год после заготовки. К полусухим относят дрова весенней заготовки, пролежавшие не менее шести месяцев после рубки, в том числе не менее двух летних месяцев. Сортируют дрова по породам и количеству допускаемой гнили. разбивая на четыре группы. Поленья пилят следующих размеров: 0,35; 0,5; 0,75; 1,0 м. Допускается заготовка дров и комбинированной длины для последующей перерезки на стандартные размеры. Наиболее распространен метровый размер полена. Объемной единицей измерения служит кубический метр, весо-зой — тонна.

Вес дров. Удельный вес плотной древесины, исключая пустоты, почти одинаков для всех пород дерева и равен 1,5. Кажущийся удельный вес древесины непостоянен и зависит от пористости той или иной породы. Ниже приведены цифры кажущегося удельного веса (включая воздух и воду) для древесины различных пород с влажностью на рабочий состав, равной 30%. Практически приходится определять вес дров, сложенных в поленницы, причем этот вес будет в значительной степени зависеть от влажности дров.

Дрова — топливо малотеплотное, т. е. в единице объема содержится мало калорий; поэтому дрова невыгодно перевозить на значительное расстояние от места заготовки, так как железнодорожные вагоны не догружаются по весу.

Являясь местным топливом, дрова в лесных районах СССР зачастую бывают единственным видом топлива- Условия их сжигания хорошо изучены. При пониженной теплотворной способности у дров имеются и существенные преимущества — это легкая воспламеняемость, отсутствие серы и малозольность, что позволяет ограничиваться весьма примитивными и в то же время работающими достаточно эффективно топочными устройствами.

Благодаря этим особенностям дрова являются топливом, широко распространенным в быту. Древесная рубленая щепа. Применение механических топок и механизация подачи древесного топлива в котельных установках большой мощности заставили перейти к дроблению дров на щепу размерами 50X30X5 В таком виде древесину можно перемещать при помощи устройств, аналогичных используемым для кусковых топлив. Угольные механические топки лишь со сравнительно незначительными видоизменениями приспосабливают к сжиганию этого рода топлива.

Расходы на рубку, включая сюда затраты на дроворубочные машины и электроэнергию (около 7,5 квт-ч/т), окупаются тем, что дрова, идущие на рубку, можно значительно увеличивать по длине и не колоть. Подобную же разделку на мелкие части приходится производить при сжигании пней или отбросов лесопильных заводов. Вес 1 м3 абсолютно сухой щепы равен в среднем 150 кг/м3\ для таких же условий вес древесных опилок равен 180 кг/м3.

К топливам, по своей структуре близко подходящим к древесине, принадлежат: одубина, лузга подсолнуха, льняная костра, рисовая шелуха, солома и т. д. В табл. 10 приводятся характеристики горючей массы теплотворной способности и балласта для части этих топлив. Как топливо иногда используется городской мусор. Он имеет зольность на сухое вещество около 40—45% и влажность от 50 до 60%, в зависимости главным образом от сезона; весной и осенью влажность повышается. Количество мусора, приходящееся на одного жителя, в среднем может быть принято равным 0,5 кг в сутки.

Древесный уголь.

При накаливании топлива без доступа воздуха, как уже указывалось выше, топливо распадается на летучие вещества и твердый остаток — кокс. На этом принципе основано и углежжение. Б примитивных формах оно может производиться в ямах, куда складываются дрова, сверху накрываемые 'слоем земли. Дрова частично поджигают, в процессе горения развивается высокая температура; остальная, большая часть дров начинает газифицироваться, а количество проникающего в кучу кислорода воздуха настолько невелико, что уголь и летучие вещества в своей значительной массе не сгорают. Такой способ добычи угля до некоторой степени может быть оправдан небольшими единовременными затратами и отсутствием необходимости перевозки дров на значительные расстояния.

Более рациональным способом является сухая перегонка дерева в печах с использованием летучих веществ для получения из них высокоценных продуктов, например, метилового спирта, уксусной кислоты и пр. Древесный уголь в этом производстве получается как промежуточный продукт. Древесный уголь является по сравнению с дровами топливом более теплоплотным, в нем значительно уменьшен внутренний балласт, снижена влажность и только несколько повышен процент зольности. Благодаря отсутствию серы древесный уголь является лучшим топливом для металлургических процессов.

Конечно, современный масштаб потребления топлива гигантскими установками черной металлургии не дает возможности базироваться на этом топливе, и древесный уголь по преимуществу расходуется в более мелких устройствах. Большое применение он находит в бытовом потреблении топлива. В связи с развитием механизации сельского хозяйства открываются широкие перспективы использования древесного топлива, в частности угля, и соломы в качестве местного горючего для тракторов взамен дальнепривозного жидкого топлива. В итоге процесса углежжения получается выход угля около 25%, считая от веса загруженного топлива. Выход летучих, считая на органическую массу, около 11%, зольность на сухое вещество Ас около 2%, влажность около 10%. Древесный уголь сильно гигроскопичен, способен поглощать влагу и газы. Удельный вес его плотной массы близок к древесине и также может быть принят равным 1,5. Складочный вес 1 м3 зависит от породы дерева и может быть принят для березового угля 200 кг, для хвойного — 150 кг.

Теплотворная способность древесины зависит от породы, возраста дерева, условий произрастания, места в стволе и т. д. Различают высшую, или абсолютную, теплотворную способность, выражающую количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг древесины, рабочую теплотворную способность древесины с учетом влажности и зольности древесины и удельную теплотворную способность, представляющую отношение рабочей теплотворной способности к объемному весу древесины. Удельная теплотворная способность дает практическую характеристику теплотворной способности древесины.

Высшая теплотворная способность древесины определяется как сумма теплотворных способностей отдельных химических элементов, получаемых при их свободном сгорании. Точное определение высшей теплотворной способности древесины производится в лаборатории калориметрическим путем.

Рабочая теплотворная способность в Ккал может быть определена по эмпирической формуле проф. Надеждина:

QPc =4370—50 W для воздушно-сухой древесины

и

QPB = 3870—45 W для сплавной древесины,

где W—относительная влажность древесины в процентах

Теплотворная способность древесины в большей степени зависит от влажности. С увеличением (влажности древесины ее теплотворная способность понижается. Древесина с влажностью 70% практически не горит.

Жаропроизводительность, или температура, развиваемая древесиной при сгорании (температура сгорания), теоретически равна 1547°. Практически с учетом потерь (охлаждение пламени избытком воздуха, теплопотери и пр.) жаропроизводительностъ лежит в пределах от 700 до 1200° и в среднем принимается в 1000—1025°.

Паропроизволительная способность древесины, т. е. количество воды в кг, превращаемое в пар при сгорании 1 кг древесины, невелика и в среднем равна 3,8 кг.

Теплотворность различных видов топлива: сравнение топлива по теплоте сгорания + таблица теплотворности

Теплотворность древесины

Теплотворность древесины,
она же – теплота сгорания древесины,
она же – теплотворная способность древесины

Древесина – очень разнообразный по своим свойствам природный отопительный материал, который относится к восстанавливаемым видам топлива. Отопительная ценность древесины определяется её теплотворностью и зависит от многих факторов, каждый из которых может иметь очень широкие отклонения от нормы. Поэтому, теоретическое определение и расчёт теплотворности древесины носит исключительно обобщающий характер и даёт лишь приблизительные цифры. Точное определение теплотворности древесины возможно только в лабораторных условиях и будет верно лишь для исследуемого образца. При этом его (образец) просто сжигают в калориметре и смотрят на полученный результат.Теплотворность древесины и теплотворность дров – близкие по значению понятия.Про теплотворность дров более, подробно – «Дрова | Теплотворность дров»

Таблица удельной теплотворности древесины


для разных пород дерева
Порода дерева Абсолютная (высшая) теплотворная способность древесины(ккал/кг) Рабочая (низшая) массовая теплотворная способность древесины(ккал/кг) Рабочая (низшая) объёмная теплотворная способность древесины(ккал/дм3) Плотность древесины(кг/дм3) Предел плотности древесины(кг/дм3)
Дуб 4753 4000 3240 0,810 0,690-1,03
Ясень ––||–– ––||–– 3000 0,750 0,520-0,950
Рябина (дерево) ––||–– ––||–– 2920 0,730 0,690-0,890
Яблоня ––||–– ––||–– 2880 0,720 0,660-0,840
Бук ––||–– ––||–– 2720 0,680 0,620-0,820
Акация ––||–– ––||–– 2680 0,670 0,580-0,850
Вяз ––||–– ––||–– 2640 0,660 0,560-0,820
Лиственница ––||–– ––||–– 2640 0,660 0,470-0,560
Клён ––||–– ––||–– 2600 0,650 0,470-0,560
Берёза ––||–– ––||–– 2600 0,650 0,510-0,770
Груша ––||–– ––||–– 2600 0,650 0,610-0,730
Каштан ––||–– ––||–– 2600 0,650 0,600-0,720
Кедр ––||–– ––||–– 2280 0,570 0,560-0,580
Сосна ––||–– ––||–– 2080 0,520 0,310-0,760
Липа ––||–– ––||–– 2040 0,510 0,440-0,800
Ольха ––||–– ––||–– 2000 0,500 0,470-0,580
Осина ––||–– ––||–– 1880 0,470 0,460-0,550
Ива ––||–– ––||–– 1840 0,460 0,490-0,590
Ель ––||–– ––||–– 1800 0,450 0,370-0,750
Верба ––||–– ––||–– 1800 0,450 0,420-0,500
Орех лесной ––||–– ––||–– 1720 0,430 0,420-0,450
Пихта ––||–– ––||–– 1640 0,410 0,350-0,600
Бамбук ––||–– ––||–– 1600 0,400 0,395-0,405
Тополь ––||–– ––||–– 1600 0,400 0,390-0,590

Прим.

  1. Все показатели таблицы, кроме абсолютной (высшей) теплотворности,
    соответствуют влажности древесины 12%
  2. Показатели плотности древесины взяты из
    «Справочник по массам авиационных материалов»
    изд. «Машиностроение» Москва 1975г

Древесинное вещество

Древесинное вещество – это материал, из которого состоят стенки клеток древесины.
Древесинное вещество – это твёрдая древесная масса без внутриклеточных пустот и околоклеточных полостей. Химический состав древесинного вещества практически всегда одинаков у древесины всех пород деревьев.

В него входят, примерно – 60% целлюлозы, 30% лигнина, 7…9% сопутствующих углеводородов и 1…3% минеральных веществ. Соответственно, удельный вес древесинного вещества для разных пород деревьев – не особо отличается и, примерно равен 1540 кг/м3. Это больше, чем плотность воды.

Обратите внимание

И, если бы древесина не имела пустотно-ячеистую структуру своего строения и в ней не было внутриклеточных пустот и околоклеточных полостей, то она (древесина) тонула-бы в воде, как камень.

Древесинное вещество (материал стенок древесных клеток) – это главная теплотворная составляющая часть древесины, которая горит с выделением тепла.

Производство (прессование) древесных отопительных брикетов, евродров и пеллет – не что иное, как попытка уплотнить пустотно-ячеистую структуру древесины до состояния плотности древесинного вещества. Плотность качественного прессованного древесного топлива всегда выше единицы и начинается от 1,1 г/см3

Теплотворность, (теплота сгорания, теплотворная способность) древесины – это количество тепла, которое образуется при горении древесины. Вернее, теплотворность древесины – это количество тепла, которое образуется при горении древесинного вещества (главной теплотворной составляющей части древесины) и сопутствующих углеводородов (смол и эфирных масел).

Важный момент.При горении древесины образуются водяные пары.

Образование водяных паров имеет двойственную природу происхождения. Во-первых, древесина очень гигроскопична, и вода в свободном виде просто находится в её пустотах и полостях. Во-вторых, водяные молекулы синтезируются непосредственно в процессе горения (температурного распада и окисления) углеводородных соединений, из которых, собственно, вся древесина и состоит.

В зависимости от того, учитывается или нет теплота горения топлива, расходуемая на испарение (синтез) воды и разогрев водяного пара – различают высшую и низшую (абсолютную и рабочую) теплотворность древесины

Удельная теплотворность древесины

Теплотворность древесины, отнесённая к занимаемой единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (удельной теплотворностью) древесины.

Удельная теплотворность древесины – это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании её массовой или объёмной единицы (кг, тонны или дм3, м3).

Величина удельной теплотворной способности древесины определяется количеством горючего материала, заключённого в её единице веса или объёма.

Важно

В зависимости от того, в массовых или объёмных единицах измерения был произведён учёт топлива, удельная теплотворность древесины может быть массовой или объёмной

Единицы для измерения массовой удельной теплотворности: Дж/кг, ккал/кг
Единицы для измерения объёмной удельной теплотворности: Дж/дм3, ккал/дм3

Для практических целей, больший интерес представляет объёмная удельная теплотворность древесины. Поскольку традиционно, дрова учитываются в объёмных единицах измерения (складометрах и кубометрах), то именно объёмная теплотворность древесины выходит на передний план и становится решающим фактором при определении качества дров, как вида топлива.

Высшая (абсолютная) теплотворность древесины

Теплотворность древесины называется высшей или абсолютной, если учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.

Теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения, называется скрытой теплотой горения

Высшая (абсолютная) теплотворность древесины определяется путём полного сжигания в калориметре исследуемого образца топлива с последующей конденсацией водяного пара и охлаждением всех продуктов горения к исходной температуре. За образец принимается 1кг абсолютно сухой древесины

Под абсолютно сухой древесиной подразумевается влажность такого образца дерева, при которой он, находясь в сушильном шкафу с температурой сушки 102…103ºС, не изменяет величину своей массы более чем на 1% в течение трёх суток

Низшая (рабочая) теплотворность древесины

Теплотворность древесины называется низшей или рабочей, если не учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.

Теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения, называется скрытой теплотой горения

На практике, никогда не удаётся охладить продукты сгорания до состояния полной конденсации водяного пара. Поэтому, рабочая (низшая) теплотворность древесины имеет широкое практическое применение.

Совет

Низшая и высшая теплотворности древесины связаны между собой следующим образом:Высшая теплотворность = низшая теплотворность + скрытая теплота горенияили так:

Низшая теплотворность = высшая теплотворность — скрытая теплота горения

Низшая (рабочая) теплотворность древесины определяется путём полного сжигания в калориметре исследуемого образца без последующего охлаждения всех продуктов горения к исходной температуре и без конденсации водяного пара.

При этом, исследуемый образец не сушат и сжигают его «как есть».

Перед лабораторными исследованиями просто фиксируют влажность образца и затем, обязательно указывают – при какой влажности древесины получен результат по определению её теплотворности.

Низшая (рабочая) теплотворность изменяется в зависимости от степени влажности древесины, поскольку влажность древесины – очень переменчивая величина.

Рабочая (низшая) теплотворность древесины всегда меньше, чем абсолютная

Низшая (рабочая) массовая удельная теплотворность древесины

Рабочая (низшая) теплотворность древесины, отнесённая к единице массы топлива, называется рабочей (низшей) массовой удельной теплотворностью древесины, или просто – массовой удельной теплотворностью. Массовая удельная теплотворность измеряется в Дж/кг, кал/кг, или в кратных к ним единицах.

Из определения рабочей теплотворности древесины вытекает следующее:

  1. Массовая удельная рабочая теплотворность древесины мало зависит от породы дерева, поскольку 1 кг абсолютно сухой древесины любой породы дерева содержит примерно равное количество горючего вещества, близкого по своему составу (см. Древесинное вещество).
  2. Массовая удельная рабочая теплотворность древесины напрямую зависит от её влажности

Причины зависимости массовой удельной рабочей теплотворности древесины от её влажности:

  1. Уменьшение количества горючего вещества на величину, равную весу влаги. Так, 1кг влажной древесины содержит чистого горючего древесинного вещества в количестве, равном 1кг минус вес влаги. В то время, когда 1кг абсолютно сухой древесины будет содержать именно 1кг чистого топлива.
  2. Увеличение скрытой теплоты горения, т.е. увеличение потери тепла на испарение влаги и нагревание водяного пара до средней температуры продуктов горения (≈800…1100°С).

Низшая (рабочая) объёмная удельная теплотворность древесины

Рабочая (низшая) теплотворность древесины, отнесённая к единице объёма топлива, называется рабочей (низшей) объёмной удельной теплотворностью древесины, или просто – объёмной удельной теплотворностью. Объёмная удельная теплотворность измеряется в Дж/дм3, ккал/дм3, или в кратных к ним единицах.

Конвертер единиц объёмной теплотворности (Дж/см3, кал/см3)

Объёмная удельная теплотворность древесины зависит от её плотности,
т.е. от концентрации древесинного вещества в единице объёма топлива

Пояснение:

Древесина имеет пористо-ячеистую структуру. Внутриклеточные полости и околоклеточные пустоты, уменьшают количество горючего древесинного вещества, заключённого в единице объёма топлива. Чем плотнее древесина, чем меньше в её объёме будет пустот и соответственно, будет больше концентрация горючего древесинного вещества – тем больше будет объёмная теплотворность такой древесины.

Поэтому:

Объёмная удельная теплотворность напрямую зависит от породы дерева, поскольку разные породы деревьев имеют различную плотность своей древесины и, соответственно – разное количество горючего (теплотворного) вещества в единице своего объёма

Объёмная удельная теплотворность определяется индивидуально для каждой породы дерева, является справочной величиной и имеет наибольшее практическое применение (см.

Таблица удельной теплотворности древесины для разных пород дерева).

А поскольку, низшая теплотворность древесины зависима от её влажности, то в таких таблицах обязательно указывается, для какой влажности древесины приведены значения величины её теплотворности.

Обратите внимание

Объёмная удельная теплота сгорания древесины широко применяется на практике, как качественная и количественная характеристика теплотворности дров

Ещё раз:
Объёмная удельная рабочая теплотворная способность древесины напрямую зависит от плотности древесины и её влажности. Объёмная удельная рабочая теплотворность древесины может изменяться в очень широких пределах, поскольку плотность древесины и её влажность – весьма нестабильные и изменчивые величины.

Расчёт теплотворности древесины

1. Расчёт абсолютной (высшей) теплотворной способности древесины

Пояснение к расчёту:
В лабораторных экспериментах по определению высшей теплотворности древесины фигурирует абсолютно сухой образец, весом 1кг. Очевидно, что в таком случае, речь больше идёт про абсолютную теплотворность материала стенок клеток древесины – древесинного вещества. Ибо, что ещё может быть в куске абсолютно сухой древесины, весом в 1кг?

Ответ, более чем прост – в 1кг абсолютно сухой древесины могут присутствовать иные углеводородные соединения, не являющимися древесным веществом. Прежде всего – это полиэфирные смолы и масла, которыми особенно богата древесина хвойных пород.

Поскольку, элементарный химический состав древесинного вещества практически всегда одинаков, а процентная разница между весовой теплотворностью древесинного вещества и заменяющими его углеводородами существенно не влияет на теплотворность единицы массы топлива, то – для дальнейших расчётов теплотворности древесины, принимаем за аксиому:

Высшая (абсолютная) теплотворность 1кг древесины мало зависит от породы дерева, принципиально равна величине абсолютной (высшей) теплотворной способности древесинного вещества и соответствует ≈ 4752. 9 ккал/кг

Ход расчёта:Высшая теплотворная способность (ВТС) древесины определяется как сумма теплотворных способностей всех её отдельно взятых химических элементов и вычисляется по формуле Менделеева:Q(ВТС) = 81C + 300Н — 26O

где С, H и О – процентное содержание в топливе углерода, водорода и кислорода

Состав древесного вещества для любой породы дерева:49,5% углерода, 6,3% водорода, 44,1% кислородаСоответственно, получим:Q(ВТС) = 81 x 49,5 + 300 x 6,3 – 26 x 44,1 = 4752.9 ккал/кг

(Полученная величина будет использована в формуле Надеждина при определении рабочей массовой удельной теплотворности древесины для влажности 12%)

2. Расчёт удельной массовой рабочей (низшей) теплотворной способности древесины

Источник: http://tehnopost.kiev.ua/drova/13-teplotvornost-drevesiny.html

Теплотворная способность различных видов топлива: дров, угля, пеллетов, брикетов

К веществам органического происхождения относится топливо, которое при горении выделяет определенное количество тепловой энергии. Выработка тепла должна характеризоваться высоким КПД и отсутствием побочных явлений, в частности, веществ, вредных для здоровья человека и окружающей среды.

Если рассматривать топливо с позиции его агрегатного состояния, то структуру вещества по степени горючести можно разделить на две составляющие.

К горючей части относятся такие химические элементы, как водород и углерод, представляющие в целом углеводородную смесь, а также сера.

В составе негорючей составляющей присутствуют вода, минеральные соли и следующие элементы: кислород, азот и ряд металлов.

Важно

Полное сгорание 1 кг топлива, состоящего из вышеуказанных компонентов, способствует выделению различного количества тепловой энергии. Любое вещество оценивается по такому показателю, как теплота сгорания.

Под теплотой сгорания топлива (ТСТ), измеряемой в кДж/кг, подразумевается количество энергии, которое выделяется в результате полного сгорания 1 кг вещества. Этот показатель формируется по двум уровням. Высшая ТСТ образуется за счет процесса конденсации воды, имеющейся в продуктах горения. При определении низшей ТСТ предыдущую ее степень не учитывают.

Так, расчет теплоты в двигателях внутреннего сгорания обычно исходит от значения низшей. Это объясняется довольно просто: в цилиндрах невозможен процесс конденсации жидкости. Для установления ТСТ используется калориметрическая бомба, в которой сжатый кислород насыщен водяным паром. Навеска определенного вида топлива помещается в эту среду, затем анализируются результаты.

Для нефтяных веществ ТСТ высчитывается по следующим формулам:

QВ = 33913ω(С) + 102995 ω(Н) – 10885 ω(O – S),

QН = QВ – 2512 ω(Н2О),

где ω(C, H, O, S) – массовые доли элементов в топливе, %;

ω(Н2О) – количество водяных паров в продуктах сгорания одного кг материала, %.

Для каждого типа вещества, отличающегося химическим составом, характерна своя ТСТ. К самым ходовым разновидностям твердого топлива относят:

  • дрова и уголь;
  • пеллеты и брикеты.

Рассмотрим каждый тип по отдельности.

Содержание

  • 1 Дрова
  • 2 Уголь
  • 3 Пеллеты
  • 4 Брикеты
  • 5 Жидкое и газообразное топливо

Дрова

Это пиленные либо колотые куски дерева, которые во время сжигания в печах, котлах и прочих устройствах вырабатывают тепловую энергию.

Для удобства загрузки в топку древесный материал разрезают на отдельные элементы длиной до 30 см. Чтобы повысить эффективность от их использования, дрова должны быть максимально сухими, а процесс горения – относительно медленным.

По многим параметрам для отопления помещений подходят дрова из таких лиственных пород, как дуб и береза, лещина и ясень, боярышник.

Из-за высокого содержания смолы, повышенной скорости горения и низкой теплотворности хвойные деревья в этом плане значительно уступают.

Источник: http://PechnoeDelo.com/toplivo/teplotvornaya-sposobnost-topliva.html

Топлива. Высшая теплотворная способность — таблица. (Удельная теплота сгорания). Высшая / низшая теплотворная способность — пояснения

Топлива. Высшая теплотворная способность — таблица. (Удельная теплота сгорания).

Приведенные в этой таблице величины соответствуют высшей теплотворной способности для сгорания при постянном давлении 1 bar и температуре 0oC.

Высшая теплотворная способность (Higher Calorific Value = Gross Calorific Value = GCV) – количество теплоты, выделяемой при полном сгорании топлива, охлаждении продуктов сгорания до температуры топлива и конденсации водяного пара, образовавшегося при окислении водорода, входящего в состав топлива.

Низшая теплотворная способность (Lower Calorific Value = Net Calorific Value = NCV) – количество теплоты, выделяемой при полном сгорании топлива без конденсации водяного пара.

Таблица ниже дает отличное представление о максимально возможном уровне той энергии, которую часто называют удельной теплотой сгорания для сухих (когда об этом имеет смысл говорить) топлив.

Энергия перешедшая при сгорании в водяной пар пойдет на парообразование и нагрев пара.

Совет

Интересной практической величиной является также «объемная » теплота сгорания. Ее можно прикинуть зная плотность. Для газов (в конце таблицы) и приведена «объемная» вышая теплотворная способность (для некоторых и та и другая).

Топлива. Высшая теплотворная способность — таблица. (Удельная теплота сгорания).
Топлива, массовая характеристика: Высшая теплотворная способность
кДж/кг ккал/кг БТЕ/фунт, Btu/lb
Ацетон,Acetone 29 000 6 900 12 500
Бензин, Gasoline, Petrol 47 300 11 250 20 400
Бутан, Butane C4h20 49 500 11 800 20 900
Водород, Hydrogen 141 800 33 800 61 000
Газойль, Gas oil 38 000 9 050 16 400
Глицерин, Glycerin 19 000 4 550 8 150
Гудрон, Битум, Tar 36 000 8 600 15 450
Дизтопливо, дизельное топливо, Diesel 44 800 10 700 19 300
Дерево сухое, Wood (dry) 14 400 — 17 400 3 450 — 4 150 6 200 — 7 500
Керосин, Kerosene 35,000 8,350 15 400
Кокс, Coke 28 000 — 31 000 6 650-7 400 12 000 — 13 500
Мазут, Heavy fuel oil 41 200 9 800 17 700
Метан, Methane 55 550 13 250 23 900
Порох, Gun powder 4 000 950 1 700
Пропан, Propane 50 350 12 000 21 650
Растительные масла, Oils vegetable 39 000 — 48,000 9 300 — 11 450 16 750 — 20 650
Скипидар, Turpentine 44 000 10 500 18 900
Спирт, Alcohol, 96% , Ethanol 30 000 7 150 12 900
Сырая нефть, Petroleum 43 000 10 250 18 500
Торф, Peat 13 800 — 20 500 3 300 — 4 900 5 500 — 8 800
Уголь-антрацит, Anthracite 32 500 — 34 000 7 750-8 100 14 000 — 14 500
Уголь битуминозный (жирный), Bituminous coal 17 000 — 23 250 4 050-5 500 7 300 — 10 000
Уголь древесный, Charcoal 29 600 7 050 12 800
Уголь каменный, Coal 15 000 — 27 000 3 550-6 450 8 000 — 14 000
Уголь бурый, лигнит, Lignite 16 300 3 900 7 000
Уголь -полуантрацит, Semi anthracite 26 700 — 32 500 6 350 — 7 750 11 500 — 14 000
Эфир, Ether 43 000 10 250 18 500
Газы, объемная характеристика: кДж/м3 ккал/м3 БТЕ/фут3, Btu/ft3
Ацетилен, Acetylene 56 000 13 350 728
Бутан, Butane C4h20 133 000 31 750 1 700
Водород, Hydrogen 13 000 3 100 170
Метан, Methane Ch5 39 800 9 500 520
Природный газ, Natural gas 35 000- 43 000 8 350-10 250 455 — 560
Пропан, Propane C3H8 101 000 24 100 1 310

Источник: https://tehtab. ru/Guide/GuidePhysics/GuidePhysicsHeatAndTemperature/ComnustionEnergy/FuelsHigherCaloricValues/

Теплота сгорания топлива

Всякое топливо, сгорая, выделяет теплоту (энергию), оцениваемую количественно в джоулях или в калориях (4,3Дж = 1кал). На практике для измерения количества теплоты, которое выделится при сгорании топлива, пользуются калориметрами — сложными устройствами лабораторного применения. Теплоту сгорания называют также теплотворной способностью.

Количество теплоты, получаемой от сжигания топлива, зависит не только от его теплотворной способности, но и от массы.

Для сравнения веществ по объёму энергии, выделяемой при сгорании, более удобна величина удельной теплоты сгорания. Она показывает количество теплоты, образуемой при сгорании одного килограмма (массовая удельная теплота сгорания) или одного литра, метра кубического (объёмная удельная теплота сгорания) топлива.

Принятыми в системе СИ единицами удельной теплоты сгорания топлива считаются ккал/кг, МДж/кг, ккал/м³, Мдж/м³, а также их производные.

Энергетическая ценность топлива определяется именно величиной его удельной теплоты сгорания. Связь между количеством теплоты, образуемой при сгорании топлива, его массой и удельной теплотой сгорания выражается простой формулой:

Q = q · m, где Q — количество теплоты в Дж, q — удельная теплота сгорания в Дж/кг, m — масса вещества в кг.

Для всех видов топлива и большинства горючих веществ величины удельной теплоты сгорания давно определены и сведены в таблицы, которыми пользуются специалисты при проведении расчётов теплоты, выделяемой при сгорании топлива или иных материалов. В разных таблицах возможны небольшие разночтения, объясняемые, очевидно, несколько отличающимися методиками измерений или различной теплотворной способностью однотипных горючих материалов, добываемых из разных месторождений.

Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива

Наибольшей энергоёмкостью из твёрдых видов топлива обладает каменный уголь — 27 МДж/кг (антрацит — 28 МДж/кг). Подобные показатели имеет древесный уголь (27 МДж/кг). Намного менее теплотворен бурый уголь — 13 Мдж/кг. Он к тому же содержит обычно много влаги (до 60 %), которая, испаряясь, снижает величину общей теплоты сгорания.

Торф сгорает с теплотой 14-17 Мдж/кг (зависит от его состояния — крошка, прессованый, брикет). Дрова, подсушенные до 20 % влажности, выделяют от 8 до 15 Мдж/кг. При этом количество энергии, получаемой от осины и от берёзы, может разниться практически вдвое. Примерно такие же показатели дают пеллеты из разных материалов — от 14 до 18 Мдж/кг.

Обратите внимание

Намного меньше, чем твёрдые, различаются величинами удельной теплоты сгорания жидкие виды топлива. Так, удельная теплота сгорания дизельного топлива — 43 МДж/л, бензина — 44 МДж/л, керосина — 43,5 МДж/л, мазута — 40,6 МДж/л.

Удельная теплота сгорания природного газа составляет 33,5 МДж/м³, пропана — 45 МДж/м³. Наиболее энергоёмким топливом из газообразных является газ водород (120 Мдж/м³). Он весьма перспективен для использования в качестве топлива, но на сегодняшний день пока не найдены оптимальные варианты его хранения и транспортировки.

Сравнение энергоемкости различных видов топлива

При сравнении энергетической ценности основных видов твёрдого, жидкого и газообразного топлива можно установить, что одному литру бензина или дизтоплива соответствует 1,3 м³ природного газа, одному килограмму каменного угля — 0,8 м³ газа, одному кг дров — 0,4 м³ газа.

Теплота сгорания топлива — это важнейший показатель эффективности, однако широта распространения его в сферах человеческой деятельности зависит от технических возможностей и экономических показателей использования.

Источник: http://dostavka-toplivo-spb.ru/poleznye-stati/207-teplota-sgoraniya-topliva

ПОИСК

    Д. И. Менделеев предложил следующую эмпирическую формулу для определения теплотворной способности всех видов природного топлива  [c.

131]

    На основе анализа данных о теплотах горения различных форм углерода и сопоставления калориметрических определений теплотворности топлива с формулой Дюлонга, Д. И.

Менделеев выводит новую формулу для определения высшей теплотворности твердого и жидкого топлива  [c.143]

    Для определения теплотворной способности жидкого топлива — мазута, моторного топлива, солярового масла и даже керосина — может быть использована та же платиновая чашечка. Жидкое топливо наливается в чашечку и в ней взвешивается. Для определения же теплотворной способности [c.188]

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТВОРНОСТИ ТОПЛИВА [c.233]

    По сравнению с методом Эшка метод смыва бомбы может рассматриваться как ускоренный, так как всю продолжительную операцию сжигания топлива со смесью Эшка и выщелачивание образующегося сплава заменяют значительно более быстрым сожжением топлива в калориметрической бомбе, обычно совмещая первую стадию этого определения с определением теплотворной способности топлива.[c.131]

    Определение теплотворности топлива. Экспе-ри.ментально теплотворность всех видов твердого топлива определяют в калориметрической бомбе по ГОСТ 147—54. [c.28]

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТВОРНОЙ СПОСОБНОСТИ ТОПЛИВА (Л. 28, 29, 62, 73) [c.165]

    Определение теплотворной способности топлива производится методом сжигания его в заполненном кислородом герметически закрывающемся массивном металлическом сосуде, называемом калориметрической бомбой. [c.165]

    При анализе высокозольных топлив для выявления теплотворной способности органической массы полезно выделить из общего теплового эффекта теплоту реакций минеральной массы топлива.

Выделения же теплоты этих реакций при определении теплотворной способности рабочего топлива не требуется, так как в основном эти реакции с тем же тепловым эффектом протекают и в топке.

К числу таких реакций следует отнести следующие  [c. 209]

    Кроме того, точность определения элементарного состава топлива значительно уступает точности калориметрических определений теплотворной способности. Малая точность определения содержания углерода и водорода присуща его химизму, В получаемую величину углерода входит углерод карбонатов. Поэтому неточности определения последних или весьма частое при анализе топлива пренебрежение их содержанием непосредственно отражаются на точности определения содержания органического углерода. [c.213]

Важно

    Однако потребителя интересует не просто стоимость килограмма или тонны топлива, а его стоимость с учетом теплотворной способности. Для удобства сравнения различных видов твердого, жидкого и газообразного топлива введено понятие об условном топливе с определенной теплотворной способностью. За единицу условного топлива [c.25]

    С. В. Липин, Исследование некоторых систем калориметров для определения теплотворной способности топлива. Сборник. Тепловые измерения , Стандартгиз, 1934 г. [c.305]

    В. Липин, Калориметр для определения теплотворной способности твердого и жидкого топлива, 1937 г.  [c.305]

    Определение теплотворной способности топлива ведут сжиганием пробы под водой, воспринимающей выделенное при этом тепло.

Количество выделенного тепла определяют по числу градусов, яа которые повысилась температура воды, учитывая, что на каждый градус нагрева 1 кг воды расходуется 1 ккал.

При таких определениях точно взвешенную пробу топлива помещают в герметически плотную бомбу, которую заполняют сжатым кислородом и погружают в сосуд, заполненный определенным количеством воды. [c.207]

    Между концентрацией топлива на пределах и низшей мольной теплотворностью топлива имеется определенная связь, описываемая в первом приближении эмпирическими формулами 2,2-105 100 [c.249]

    Когда газ используется как топливо, то химический состав его не играет существенной роли, важна лишь величина его теплотворной способности. Поэтому определение теплотворной способности необходимо для многих практических целей.

Совет

Зная точно состав газа, легко вычислить его теплотворную способность, так как теплотворная способность каждого из компонентов хорошо известна, но точный и полный анализ углеводородного газа не всегда бывает известен, поэтому теплотворную способность газа часто определяют экспериментальным путем, что сделать значительно легче, чем произвести полный анализ газа. [c.306]

    Теплотворная способность топлива эмпирически определяется с помощью калориметрической бомбы. Из расчетных формул для определения теплотворной способности топлива наибольшей известностью пользуется формула Д. И. Менделеева (1897 г.)  [c.48]

    Определение теплотворной способности газа по его составу. Газы, применяемые в качестве топлива, представляют собой смесь горючих газов, состав и теплота сгорания которых известны. [c.113]

    Определение теплотворной способности по данным технического или элементарного анализа. Важнейшим показателем качества топлива является его теплотворная способность, или калорийность. Различают высшую и низшую теплотворные способности топлива. [c.130]

    Определение теплотворной способности калориметрическим методом- Сущность метода заключается в том, что навеску топлива сжигают в кислороде в закрытом сосуде (калориметрической бомбе), помещенном в сосуд с водой (калориметр).

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива, поглощается водой, бомбой, мешалкой, термометром и другими частями прибора.

Зная массу каждой части прибора, воды и их удельные теплоемкости, начальную и конечную температуру, можно рассчитать количество принятого ими тепла по формуле [c.132]

    Опыт выполняют по методике для определения теплотворной способности топлива (см. стр. 139). При определении водяного эквивалента калориметра по бензойной кислоте вводят поправку на теплоту образования азотной кислоты.

Обратите внимание

Количество образовавшейся азотной кислоты определяют в смыве бомбы после сжигания. Водный раствор предварительно нагревают до кипения и выдерживают 5 мин для удаления двуокиси углерода. Охлажденный раствор титруют 0,1 н.

раствором едкого натра в присутствии индикатора метилового оранжевого 1 мл точно 0,1 н. раствора едкого натра соответствует 1,43 кал. [c.143]

    Химикам-аналитикам часто приходится прибегать к калориметрическим измерениям. Например, большинству химиков, работающих в промышленности, приходится на том или ином этапе своей деятельности заниматься определением теплотворной способности топлива.

Теплоемкость лабораторных установок обычно определяют путем сжигания известного количества стандартного вещества (например, бензойной кислоты), для которого точно известно значение ДЯ. Затем измеряют теплоемкость анализируемого топлива измерение проводят на той же лабораторной установке при аналогичных экспериментальных условиях.

Для того чтобы обеспечить быстрое сжигание стандартного вещества и топлива, реакцию проводят в металлическом сосуде при высоком давлении кислорода (например, при 20 атм). Металлический сосуд погружают в изолированную емкость, содержащую известный объем воды. Для того чтобы воспламенить горючий материал, через проволоку, подведенную к образцу, пропускают электрический ток.

Выделяющееся тепло передается окружающей воде. Значение теплотворной способности анализируемого материала рассчитывают по увеличению температуры воды при этом учитывают поправку на потери тепла. [c.67]

    Естественные и синтетические горючие и окисляющие вещества, являющиеся составной частью топлива, содержат разнообразные сложные соединения.

Очень часто их теплота образования неизвестна или не точна, и поэтому расчетное определение теплопроизводительности топлива не всегда возможно.

Важно

Точное значение теплопроизводительности или теплотворной способности топлива обычно определяется опытным путем в специальных приборах — калориметрах. [c.33]

    Такой метод определения теплотворной способности был бы правилен, если бы углерод, водород и сера находились в свободном состоянии. Но перечисленные элементы входят в состав соединений, образующих топливо. При разрушении этих соединений во время сгорания может выделяться или поглощаться некоторое количество тепла. Принимая во внимание это обстоятельство, [c.57]

    Расположение установки. Общий вид установки для калориметрического определения теплотворной способности топлива показан на рис. 15. Электромотор мощностью 50—100 вт и запал питаются электрическим током через реостаты.

Скорость движения мешалки регулируется посредством реостата, поставленного на линии, ведущей к мотору. Реостат на линии, питающей запал в бомбе, служит для понижения напряжения в этой цепи до 12— [c.

69]

    Определение водного значения калориметра проводят так же, как определение теплотворной способности топлива, причем бензойную кислоту сжигают в сильно спрессованном брикете, в чашечке, желательно платиновой, без асбестовой подкладки.

Проволочку для зажигания в брикет не впрессовывают, так как весьма часто она при сильном прессовании перерывается. Навеска бензойной кислоты должна быть в пределах 1,0—1,2 г. На дно бомбы наливают 10 мл дистиллированной воды.

Само собой разумеется, что все части калориметра в точности должны быть теми же, что и при дальнейшей работе с этим калориметром. Теми же должны быть термометр. его погружение, скорость движения мешалки, количество воды.

Определение водного значения должно производиться в том же помещении, примерно при той же температуре и в условиях, во всех деталях повторяющих условия дальнейшей работы с данным калориметром.

Совет

В случае изменения этих условий (например, после замены или ремонта частей калориметрической установки, при замене термометра, при значительном изменении температуры помещения, при переносе калориметра в другое место и т. п.) водное значение калориметра должно быть определено зансв»). По ГОСТ, независимо от постоянства условий, водное значение калориметра должно проверяться не реже одного раза в 3 мес. (в основном имеется в виду проверка в ус товиях зимы, весны, лета и осени).[c.202]

    В гл. VIII Определение теплотворной способности (стр. 205) уже говорилось, что при высоком содержании серы в топливе последняя в бомбе иногда сгорает не в серную кислоту, а лишь до SO2 величина при этом получается несколько пониженной, пониженной соответственно получается и поправка на кислотообразование, а следовательно, и количество серы в смыве бомбы.

В параллельн з1х определениях Б силу тех или иных причин количество недогоревшей серы может быть различным результаты определения будут соответственно расходиться, однако с введением поправки на кислотообразование, разной в этом случае по величине для разных определений, результаты Q могут оказаться значительно более близкими, чем Q - [c.

289]

    B. И. Ануфриев, Рационализация методики определения теплотворной способности топлива, Отчет ЦЛЭМ Мосэнерго, 1946 г.  [c.305]

    История развития формул для определения теплотворной способности топлив является одновременно и историей развития взглядов на природу топлива. Для построения расчетных зависимостей использо вались.

все сколько-нибудь двфференцир ованные новые представления об отдельных компо нентах, входящих в сложный состав топлив приро дного происхождения. Однако вопрос. и поныне нельзя считать разрешенны.

м, П Оскольку наи б олее надежные результаты получаются на основе применения эмпирически коэффициентов, не имеющих ясного логически оправданного физического объяснен ия. [c.18]

    Формула Менделеева, как видите, очень проста и позволяет быстро подсчитать теплотворную способность топлива определенного состава. Но именно в определении состава топлива кроется много трудностей.

Обратите внимание

Для того чтобы определить состав топлива, необходимо прежде всего отобрать среднюю пробу. Однако отбор пробы, цравильно 011ражаю-ш ей состав топлива, сложный и трудоемкий процесс. Затем надо определить в отобранной пробе содержание балласта — золы и влаги.

Эти определения входят в состав так называемого технического анализа топлива.[c.24]

    На крупных предприятиях теплотворную способность тонлпва определяют в специальных установках. Для этого небольшую тщательно отобранную пробу топлива сжигают в лаборатории в так называемой калориметрической бомбе, заполненной кислородом.

Тепло, выделяющееся при сжигании топлива в бомбе, передается воде, заполняющей калориметрический сосуд. Количество воды в сосуде известно.

Замерив, на сколько повысилась ее температура при сжигании определенной навески топлива, можно подсчитать его теплотворную способность. [c.25]

    Однако и для калориметрического определения теплотворной снособиости топлива необходимо отобрать представительную среднюю пробу. Поэтому оцределение теплотворной способности топлива представляет известные трудности и для предприятий, располагающих лабораторными калориметрическими установками. [c.25]

    Лаборант химического анализа 4 разряда. Проведение сложных анализов составов растворов, реактивов, нефти и нефтепродуктов, готовой продукции, вспомогательных материалов, отходов, удобрений, кислот, солей по установленной методике. Установление и проверка сложных титров.

Определение нитрозности и крепости кислот. Выполнение анализа ситовым и электровесовым методом по степени концентрации растворов. Полный анализ газов на аппаратах ВТИ, газофракционных аппаратах и хроматографах. Составление сложных реактивов и проверка их годно-ст.

Важно

Проведение в лабораторных условиях синтеза по заданной методике. Определение степени конверсии аммиака или окисленности нитрозных газов. Определение теплотворной способности топлива. Оформление и расчет результатов анализа. Сборка лабораторных установок по имеющимся схемам.

Проведение арбитражных анализов простых и средней сложности. [c.75]

    Рассмотрим теплотворную способность углеводородов и элементов в кислороде, отнесенную к единице массы исходного горючего.

Низшая теплотворная способность отличается от высшей у парафинов в среднем на 3220—3350 кДж/кг (770—800 ккал/кг), у олефинов и нафтенов — на 3140—3220кДж/кг (750—770 ккал/кг), у бензола — на 1590 кДж/кг (380 ккал/кг) [25, с. 109].

При экспериментальном определении теплотворной способности следует иметь в виду, что в калориметрической бомбе вещество сгорает при постоянном объеме а в реальных условиях — часто при постоянном давлении.

Поправка на разность условий горения составляет для твердого топлива от 2,1 до 12,6, для мазута — около 33,5, бензина— 46,1 кДж/кг, а для газа достигает 210 кДж/м . Практически эту поправку вводят только при определении теплотворной способности газа. [c.66]

    Поправки на теплообразование от нити и запала рассчитывают на основании теплот их горения. Воспламенение навески топлива в бомбе происходит от накаленной металлической проволоки, по которой проходит электрический ток.

В атмосфере кислорода железная проволока сгорает до РегОд. Выделяемое при сгорании запала и нити тепло должно быть учтено при определении теплотворной способности топлива.

Совет

Обычно проволока сгорает неполностью и на дне бомбы остаются сплавленные, а на подводящих электродах— [c. 142]

    Определение теплотворной способности жидкого топлива. Теплотворную способность высококипящих жидких топлив мазута, солярового масла и даже керосина определяют в обычной калориметрической чашке.

Жидкое топливо наливают в предварительно прокаленную и взвешенную чашку и в ней взвешинают. Для легко летучих жидких сортов топлива (бензин, газойль и др.) применяют чашку Зубова (см. рис. 66). [c.

145]

    Чашку с жидкостью укрепляют в кольце токоведущего штифта, пропуская пробку через прорезь в кольце. Один конец запальной проволоки присоединяют к трубке, другой продевают через прокол в запальной полоске и прикрепляют к токоведущиму штифту.

Потом тонкой иглой делают 2—3 прокола в пленке, чтобы при наполнении бомбы кислородом она не лопнула, осторожно закрывают бомбу и наполняют ее кислородом. Далее калориметрическое определение проводят так же, как при определении теплотворной способности твердого топлива.

Теплотворную способность пленки определяют опытным путем.[c.145]

    Эта ([ рмула даето1 1ибку в определении теплотворной способности для топлив Т-1 и Т-2 в пределах 0,3—1%, но для высокоароматизован-ных топлив и ароматических углеводородов формула дает хорошие результаты.

Однако для парафиновых углеводородов и топлив ошибка может достигать 2%. Обе формулы были проверены иа 100 образцах топлива тина Т-1, Т-2 и 20 индивидуальных углеводородах и могут быть использованы для оценки теплотворной способности.

[c.83]

Обратите внимание

    Verbandsformel / формула Союза германских инженеров для определения теплотворной способности топлива. [c.425]

    Метод смыва бомбы состоит в том, что при определении теплотворной способности топлива сжиганием в бомбе сера топлива переходит в серную кислоту, которая растворяется в воде, наливае- [c.51]

    При определении теплотворной способности сжиганием в бомбе допускаются следующие расхождения при параллельных определениях для твердого топлива 20 кал г, для жидкого—30 кал1г.[c.78]

Источник: https://www.chem21.info/info/1789217/

Теплотворная способность дров: сравнительная таблица разных пород

Древесина является довольно сложным материалом по своему химическому составу. Почему нас интересует химический состав? Да ведь горение (в том числе и горение дрова в печи) представляет собой химическую реакцию материалов дерева с кислородом из окружающего воздуха. Именно от химического состава той или иной породы древесины и зависит теплотворная способность дров.

теплотворная спосбность дров

Основными связующими химическими материалами в древесине являются лигнин и целлюлоза. Они образуют клетки – своеобразные емкости, внутри которых находится влага и воздух. Также в древесине присутствуют смола, белки, дубильные вещества и другие химические ингредиенты.

От чего зависит теплотворная способность дров?

Химический состав подавляющего большинства пород дерева практически одинаковый. Небольшие колебания химического состава различных пород и определяют различия в теплотворной способности различных пород дерева.

Теплотворная способность измеряется в килокалориях – то есть вычисляется количество тепла, получаемое при сжигание одного килограмма дерева той или иной породы. Принципиальных различий между теплотворными способностями различных пород древесины нет.

И для бытовых целей достаточно знать усредненные значения.

теплотворность различных пород

Различия между породами в теплотворной способности выглядят минимально.

Стоит отметить, что исходя из таблицы может показаться, что выгоднее покупать дрова, заготовленные из древесины хвойных пород, ведь их теплотворность больше.

Однако, на рынке дрова поставляются по объему, а не по массе, так что в одном кубометре дров, заготовленных из древесины лиственных пород дерева их будет просто больше.

Вредные примеси в древесине

В ходе химической реакции горения древесина сгорает не полностью. После сгорания остается зола – то есть не сгоревшая часть древесины, а в процессе горения из древесины испаряется влага.

Меньше влияет на качество горения и теплотворность дров зола. Ее количество в любой древесине одинаково и составляет около 1 процента.

А вот влага, находящаяся в древесине может доставить немало проблем при их сжигании. Так, сразу после рубки древесина может содержать до 50 процентов влаги. Соответственно при горении таких дров – львиная доля энергии, выделяющейся с пламенем может уходить просто на испарение самой древесной влаги, не совершая при этом никакой полезной работы.

расчет теплотворной способности

Влага, имеющаяся в древесине резко снижает теплотворную способность любых дров.

Важно

Сгорающие дрова не просто не выполняют свою функцию, но и становятся неспособными поддерживать необходимую температуру при горении.

При этом органика, находящаяся в дровах сгорает не полностью, при горении таких дров выделяется повешенное количество дыма, который загрязняет как дымоход, так и топочное пространство.

Что такое влажность древесины и на что она влияет?

Физическая величина, описывающая относительное количество воды, содержащееся в древесине называется влажностью. Измеряют влажность древесины в процентах.

При измерениях может учитываться два вида влажности:

  • Влажность абсолютная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к полностью высушенному дереву. Такие измерения проводятся обычно в строительных целях.
  • Влажность относительная – это количество влаги, которое содержится в древесине на текущий момент по отношению к ее собственному весу. Такие расчеты производятся для древесины, используемой в качестве топлива.

Так, если написано, что древесина имеет относительную влажность в 60%, то её абсолютная влажность выразится в показателе 150%.

Чтобы рассчитать теплотворную способность дров при известной влажности – вы можете использовать следующую формулу:

Анализируя эту формулу можно установить, что дрова, заготовленные из хвойных пород дерева с показателем относительной влажности в 12 процентов при сжигании 1 килограмма выделят 3940 килокалории, а дрова, заготовленные из лиственных пород при сопоставимой влажности выделят уже 3852 килокалории.

Чтобы понять, что представляет собой относительная влажность в 12 процентов – поясним, что такую влажность приобретают дрова, которое длительное время сушатся на улице.

Плотность древесины и ее влияние на теплотворность

Кроме содержания влаги, на теплотворную способность дров влияет и другой фактор, а именно – плотность. Это обычная физическая величина, показывающая, какой вес вещества приходится на стандартный объем (обычно на один кубометр).

Чтобы оценить теплотворность, нужно использовать немного другую характеристику, а именно удельную теплотворность, представляющую собой величину, производную от плотности и теплотворности.

Экспериментальным путем были получены сведения об удельной теплотворности тех или иных пород древесины. Сведения даны для одинакового показателя влажности в 12 процентов. По результатам эксперимента была составлена вот такая таблица:

Совет

удельная теплотворность

Используя данные из этой таблицы вы легко сможете сравнить теплотворную способность различных пород древесины.

Какие дрова можно использовать в России

Традиционно, самой любимой породой дров для сжигания в кирпичных печах в России является береза. Хотя по сути береза представляет собой сорняк, семена которого легко зацепляются за любую почву – оно чрезвычайно широко используется в быту. Неприхотливое и быстро растущее дерево верой и правдой служило нашим предкам уже множество веков.

Березовые дрова имеют сравнительно хорошую теплотворность и горят достаточно медленно, ровно, не накаляя чрезмерно печь. Кром того, даже сажа, получаемая при сгорании березовых дров идет в дело – она включает в себя деготь, который используется как в бытовых, так и в лечебных целях.

Кроме березы, из лиственных пород дерева в качестве дров используется древесина осины, тополя и липы. Качество их по сравнению с березой, конечно же не очень, но при неимении других вполне можно пользоваться и такими дровами. Кроме того, липовые дрова при сгорании выделяют особый аромат, который считается полезным.

Дрова из осины дают высокое пламя. Их можно использовать на заключительном этапе топки, чтобы выжечь сажу, образовавшуюся при сжигании других дров.

Также довольно ровно горит ольха, и после сгорания она оставляет небольшое количество золы и сажи. Но опять же по сумме всех качество ольховые дрова не могут составить конкуренцию березовым. Но с другой стороны – при использовании не в бане, а для приготовления пищи – ольховые дрова очень даже неплохи. Их ровное горение помогает качественно готовить пищу, особенно выпечку.

Дрова, заготовленные из плодовых деревьев встречаются довольно редко.

Такие дрова, а особенно клен горят очень быстро и пламя при горении достигает очень высокой температуры, что может негативно сказаться на состоянии печи.

Обратите внимание

К тому же вам всего лишь нужно нагреть в бане воздух и воду, а не плавить в ней металл. При использовании таких дров их необходимо перемешивать с дровами с низкой теплотворной способностью.

Дрова из хвойных пород дерева используются довольно редко. Во-первых, такая древесина очень часто используется в строительных целях, а во-вторых – наличие большого количества смолы в хвойных деревьях загрязняет топки и дымоходы. Топить печку хвойными дровами имеет смысл только после длительной сушки.

Как заготавливать дрова

Заготовка дров начинается обычно в конце осени или в начале зимы, до установления постоянного снежного покрова. Срубленные стволы оставляются на делянах для первичной сушки.

По прошествии некоторого времени, обычно зимой или в начале весны дрова вывозятся из леса.

Это связано с тем, что в этот период не проводится аграрных работ и замерзшая земля позволяет нагружать больший вес на транспортное средство.

Но это традиционный порядок. Сейчас, в связи с большим уровнем развития техники дрова можно заготовлять круглый год. Предприимчивые люди могут привести вам уже попиленные и поколотые дрова в любой день за разумную плату.

Как пилить и колоть дрова

Распилите привезенное бревно на отрезки, подходящие по размеру вашей топки. После полученные колоды раскалываются на поленья. Колоды с сечением более 200 сантиметров колются колуном, остальные – обычным топором.

Колоды колются на поленья так, чтобы сечение получившегося полена составляло около 80 кв.см. Такие дрова будут довольно долго гореть в банной печи и выделять больше жара. Поленья меньшего сечения используются для растопки.

поленница

Нарубленные поленья складываются в поленницу. Она предназначается не просто для накопления топлива, но и для просушки дров. Хорошая поленница будет располагаться на открытом пространстве, продуваемом ветром, но под навесом, защищающим дрова от атмосферных осадков.

Важно

Нижний ряд бревен поленницы укладывается на лаги – длинные жерди, которые предотвращают контакт дров с влажной почвой.

Сушка дров до приемлемого значения влажности происходит примерно за год. К тому же древесина в поленьях сохнет гораздо быстрее, чем в бревнах. Нарубленные дрова достигают приемлемого значения влажности уже за три месяца лета. При годовой сушке дрова в поленнице получат влажность в 15 процентов, которая идеально подходит для сгорания.

Теплотворная способность дров: видео

Источник: https://kamin-expert.ru/dlya-bani/teplotvornaya-sposobnost-drov.html

Древесина и биомассовое тепло

В лаборатории можно получить теплотворную способность древесного топлива 8660 БТЕ / фунт . Такая «высокая теплотворность» достигается только при использовании абсолютно сухой древесины с влажностью 0% и в атмосфере чистого кислорода. Для лабораторного использования это полезный номер, удобный для теоретического анализа проблем. Но для практического мира это нереально.

Когда древесина живая и свежая, она состоит в основном из воды, то есть большая часть ее веса - это вода.После обрезки по длине и штабелирования в течение года или двух среднее содержание влаги обычно падает примерно до 20% .

В процессе сгорания вода испаряется, а температура повышается до температуры дымовых газов.

Состояние древесины Приблизительные значения сгорания
БТЕ / фунт кДж / кг ккал / кг
Влажный 4000 9300 2220
Сухой 7000 16300 3890
  • 6.3 фунта сухой древесины = 1 лошадиная сила котла
  • 11,6 фунта влажной древесины = 1 лошадиная сила котла

Содержание влаги и полезная энергия

Содержание влаги и полезная энергия
Содержание влаги
%
Энергия на единицу объема
%
Энергия на единицу веса
%
0 (сушка в печи) 100 100
20 (воздушная сушка) 97 81
50 (зеленый) 92 62
100 (влажный) 85 42

Обратите внимание, что

  • по объему влажная древесина имеет около 85 % энергии высушенной в печи древесины
  • по весу влажная древесина имеет менее половины - 42% - энергии сухой древесины
90 002 У одной весовой единицы древесины достаточно энергии, чтобы испарить 6 весовых единиц воды.

Сжигание дерева

Сжигание дерева

Снижение воспламеняемости и горючести деревянных изделий основано на химических и физических средствах, которые влияют на различные стадии воспламенения и горения, например:

  • изменение внутренней структуры древесины на молекулярном уровне под действием тепла;
  • физические и химические процессы соединений, образующихся при этих изменениях как внутри древесины, так и в газах, образующихся над ней;
  • передача тепла в дереве;
  • перенос кислорода в реакционные зоны.

В этом разделе рассматриваются следующие темы:

Многие материалы в нашей окружающей среде, в том числе изделия из дерева, горят косвенно в том смысле, что материалы на самом деле не горят, но горение происходит как реакция между кислородом и газами, выделяемыми из материала (исключением из этого правила является горение раскаленного материала. обугленная древесина, где кислород напрямую вступает в реакцию с углеродом). Под воздействием тепла древесина легко производит вещества, которые активно вступают в реакцию с кислородом, что приводит к высокой склонности древесины к воспламенению и горению.

Воспламенение и горение древесины в основном основано на пиролизе (т.е. термическом разложении) целлюлозы и реакциях продуктов пиролиза друг с другом и с газами в воздухе, в основном с кислородом. При повышении температуры целлюлоза начинает пиролиз. Продукты разложения либо остаются внутри материала, либо выделяются в виде газов. Газообразные вещества вступают в реакцию друг с другом и кислородом, выделяя большое количество тепла, которое в дальнейшем вызывает реакции пиролиза и горения.Процессы пиролиза и горения показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Схематическое изображение пиролиза и горения древесины: а) Внешнее отопление увеличивает температуру древесины. б) Начинается пиролиз, и химическая структура древесины разрушается. Легкие продукты пиролиза улетучиваются с поверхности. в) Начинается горение. Продукты пиролиза реагируют с кислородом и выделяют больше тепла, вызывая сильно нарастающую цепную реакцию.

В зависимости от условий окружающей среды (таких как температура, концентрация кислорода, влажность, антипирены, pH и т. Д.)) пиролиз древесины может протекать в основном по двум направлениям, представленным на рисунке 2а. Путь образования смолы, происходящий при температуре около 300 ° C, связан с нормальным сжиганием древесины. В этом случае при пиролизе образуется много смолы, включая левоглюкозан, который легко разлагается на горючие газы под действием тепла (см. Рисунок 2b). Термическое разложение может происходить также по пути образования угля. В этом процессе целлюлоза сначала превращается в нестабильную активную целлюлозу, которая затем разлагается, так что продуктами реакции в основном являются диоксид углерода и вода, а также основная цепь целлюлозы, содержащая много углерода (см. Рисунок 2c).

Рис. 2. а) Два основных пути реакции термического разложения древесины. б) Расщепление молекул целлюлозы в реакции образования смолы (нормальное горение). в) Расщепление молекул целлюлозы в реакции обугливания.

Пиролиз древесины зависит от внешних факторов, таких как способ нагрева, скорость нагрева материала и т. Д. Следовательно, изделия из дерева не имеют явной температуры воспламенения, но воспламенение происходит в определенном диапазоне температур, в котором вероятность возгорания становится достаточно большой.Температура пилотируемого воспламенения древесины обычно составляет около 350 ° C, тогда как для самовоспламенения требуется температура около 600 ° C.

Свойства реакции на огонь, такие как воспламеняемость, тепловыделение и распространение пламени, наиболее важны для огнестойких изделий из древесины. Обугливание как характеристическое свойство огнестойкости также может зависеть, в частности, от поверхностных защитных слоев.

2.1 Воспламеняемость

Чтобы древесина могла воспламениться, ее температура должна подняться настолько, чтобы пиролиз прошел достаточно сильно и начались химические реакции горения. Следовательно, возгорание деревянного изделия зависит от способа нагрева, то есть тепловых свойств материала, и способа теплового воздействия на материал.

Факторы, влияющие на возгорание древесины, в целом хорошо известны: влажное дерево трудно воспламеняется, тонкие куски дерева воспламеняются легче, чем толстые бревна, а легкие породы дерева воспламеняются быстрее, чем тяжелые. Внешними факторами, влияющими на возгорание, являются интенсивность теплового воздействия и форма его воздействия (например,грамм. расстояние пламени от поверхности).

Содержание влаги в древесине влияет на возгорание в основном как теплоотвод. Нагревание воды и особенно ее испарение потребляют тепловую энергию. Кроме того, влага увеличивает тепловую инерцию материала.

Воспламенение деревянных изделий разной толщины зависит от их термической толщины. Термически тонкий слой воспламеняется быстрее, чем термически толстый материал.Когда термически тонкий продукт подвергается воздействию тепла с одной стороны, его противоположная сторона нагревается очень близко к температуре открытой стороны к моменту возгорания. В случае термически толстого продукта противоположная сторона не нагревается, а остается при температуре окружающей среды, когда образец воспламеняется. Тепловая толщина практичных продуктов варьируется от термически тонкой до толстой. Как показывает практика, деревянное изделие является термически тонким, если его толщина составляет не более нескольких миллиметров, и термически толстым, если его толщина составляет порядка 10 мм или более.

Зависимость времени до воспламенения tig от внутренних свойств материала при радиационном тепловом воздействии можно описать следующим образом [18,19]:

где ρ , c и k - плотность, удельная теплоемкость и теплопроводность материала соответственно, L 0 - толщина образца, T ig ; - температура воспламенения, T 0 - температура окружающей среды, и - чистый тепловой поток к поверхности образца.

Когда термическая толщина продукта находится между термически тонким и толстым, показатель степени, описывающий влияние чистого теплового потока q " net и разницы температур T ig T 0 , находится между 1 и 2.

2.2 Тепловыделение и распространение огня

Тепло, выделяющееся при сгорании, является движущей силой пожара: чем больше тепла, выделяемого горящим объектом, тем быстрее распространяется огонь и тем горячее становятся газы и ограничивающие поверхности кожуха огня.Таким образом, одной из наиболее важных величин, описывающих горение материалов, является скорость тепловыделения, обозначаемая и выражаемая в кВт или МВт.

Помимо внутренней структуры и свойств материала, скорость тепловыделения сильно зависит от внешних факторов. Поэтому точные значения для разных материалов не могут быть даны. Наиболее важными внешними факторами, влияющими на это, являются чистый тепловой поток к поверхности и концентрация кислорода в окружающей среде, описываемая коэффициентом f (O2).На внутренние свойства материала влияют теплота сгорания ∆H c , теплота газификации L v и удельная теплоемкость C . Следующее уравнение показывает скорость тепловыделения на единицу площади горящего материала:

где T ig - температура воспламенения, а T 0 - температура окружающей среды. Отмечено, что, помимо поступающего на поверхность теплового потока, также зависят тепловые потери с поверхности.

Скорость выделения тепла на единицу площади можно измерить, например, с помощью конического калориметра [20], который описывает горение в хорошо вентилируемой среде (ранняя стадия пожара). Полученные результаты описывают теплоотдающие свойства материалов, хотя они в некоторой степени зависят от уровня теплового воздействия, используемого в испытании, свойств открытой поверхности (в случае древесины, например, зерен, сучков и склонности к растрескиванию). , и толщину образца.

Когда дерево горит, по его поверхности распространяется пламя. Распространение пламени можно рассматривать как последовательность возгораний. Следовательно, на распространение пламени влияют те же факторы, что и на воспламенение. Тепло, выделяемое очагом горения, влияет на скорость распространения пламени непосредственно за счет пламени и за счет разогрева кожуха огня. Таким образом, факторы, определяющие скорость выделения тепла, также важны для распространения пламени.

2.3 Обугливание

Когда изделие из дерева горит с постоянной скоростью выделения тепла на единицу площади, граница между пиролизованным материалом и неповрежденной древесиной, т.е.е. фронт пиролиза продвигается к древесине в направлении глубины. Поскольку всю пиролизную древесину можно рассматривать как обугленную, скорость обугливания β соответствует скорости распространения фронта пиролиза. Скорость обугливания является важной величиной для огнестойкости деревянных конструкций, потому что древесина под слоем обугливания сохраняет свои первоначальные свойства.

Важными факторами для скорости обугливания древесины являются плотность ρ , внешний тепловой поток и влажность w [21].Скорость обугливания уменьшается с увеличением плотности в соответствии со степенным законом, где υ находится между 0,5 и 1 ( υ = 0,5 является результатом исследования только теплопередачи, а υ = 1 соответствует модели, охватывающей только сохранение массы). Скорость обугливания увеличивается линейно с увеличением внешнего теплового потока. Примерное соотношение между скоростью обугливания и содержанием влаги составляет.

Типичное значение скорости обугливания древесины составляет примерно 0.5 - 1 мм / мин. В таблице 3 показаны расчетные значения скорости обугливания для различных изделий из древесины, представленные в европейских стандартах проектирования EN 1995-1-2 [22,23].

На скорость обугливания обычно не оказывают большого влияния антипирены [24]. Однако выход полукокса обычно значительно увеличивается, что может способствовать защите сердцевины древесины. Защитные покрытия обычно могут быть эффективными для предотвращения возгорания и обугливания древесины.

Таблица 3.Расчетные нормы обугливания изделий из дерева [22]. Обозначения: ρ k = характеристическая плотность, d = толщина, β 0 = расчетная скорость обугливания для одномерного обугливания при стандартном воздействии огня, β n = расчетная условная скорость обугливания при стандартном пожаре контакт.

2.4 Дымообразование и токсичность

Дым, образующийся во время пожара, состоит из мелких частиц, в основном содержащих углерод, которые ухудшают видимость.Сильное дымообразование на ранних стадиях пожара очень вредно с точки зрения пожарной безопасности зданий, потому что оно создает опасность для аварийного выхода из-за снижения видимости и раздражающего и выводящего из строя воздействия дымовых газов. Дымообразование зависит от горящего материала, но также важны внешние факторы, такие как тип пожара (пламя / тление) и подача кислорода.

По сравнению с пластиком, дымообразование деревянных изделий незначительно.В хорошо вентилируемых условиях дымообразование древесины обычно составляет около 25100 м 2 / кг, тогда как пластмассовые изделия выделяют сотни или тысячи м3 2 / кг дыма.

Распространено предположение, что антипирены увеличивают дымообразование древесины. Это может быть так, поскольку антипирены могут вызвать неполное сгорание, но антипирены также могут уменьшить образование дыма. Верна пословица: «Нет дыма без огня»: если огнезащитная обработка достаточно хорошо препятствует горению, дымообразование также уменьшается.

Основными продуктами горения являются углекислый газ и вода, но также могут выделяться другие химические соединения. Если эти соединения токсичны, они препятствуют выходу людей из горящего здания. Основная причина отравления при пожарах - угарный газ (CO). Это преобладающий токсичный продукт сгорания при сжигании древесины. Образование CO сильно зависит от вентиляции: при горении с хорошей вентиляцией образуется значительно меньше CO (менее 10 г / кг горючего материала), чем при контролируемом кислороде сжигании, при котором образование CO составляет порядка 100 г / кг горящего материала.Также важным фактором является температура, поскольку она сильно влияет на протекание химических реакций при горении.

Производство токсичных газов изделиями из дерева с улучшенными противопожарными характеристиками зависит от веществ, используемых в качестве антипиренов. Следовательно, необходимо контролировать возможные токсичные продукты сгорания и удерживать их выброс в приемлемых пределах.



Сжигание дров - Как горит дрова

Разбираемся, как горит дрова, технические подробности

Стадия 1: Испарение влаги - иначе известное как «начало работы»

Если вы когда-либо пытались сжечь в своем камине влажные или необработанные дрова, вы знаете, насколько неприятным может быть этот этап. .Собирая мятую бумагу, растопку, охапку мелких веток и какой-то ускоритель для разжигания огня, например, стартовый кирпич или зажигалку (и НИКОГДА из канистры бензина или дизельного топлива - серьезно), вы зажигаете спичку (или, вероятно, больше, чем 5 или 10, если честно!) И она уходит! К сожалению, эта первоначальная вспышка нефтяного пламени обычно переходит в стадию «нет дыма без огня», когда мы скрещиваем пальцы, дуем на него, пока не косимся глаз, и отчаянно надеемся, что он загорится - постоянно возясь с заслонками дымохода и воздухозаборники, потому что давайте посмотрим правде в глаза - мы действительно читали те инструкции по плите? Действительно?? (Хорошо, это только я. )

В любом случае, если все пойдет хорошо, мы дойдем до стадии испарения влаги при сжигании древесины, где вместо выработки тепла тепло поглощается, поскольку вода, задержанная внутри дерева, превращается в пар и удаляется из древесины путем кипячения. . Чаще всего наблюдательные пироманы среди нас замечали этот феномен, происходящий на концах меньших ветвей, где вода прямо под корой вскипает и капает с паром в очаг. Говоря техническим языком, на этой первой стадии сжигания древесины температура древесины достигает 212 градусов по Фаренгейту, когда вода в древесине начинает кипеть, а затем испаряется.Как мы объясняли в нашем Руководстве по эффективному нагреву плавательных бассейнов, испарение требует много энергии, что идет вразрез с принципами сжигания дров для тепла, поэтому первое правило сжигания дров в печах или каминах: Сжигайте сухое дерево! Максимальное содержание влаги следует учитывать в диапазоне 15-20%, поэтому при выборе дров учитывайте влажность, а также тип древесины.

В отличие от сырых или необработанных бревен, летучие газы горючие. Они горят и выделяют тепло, к чему мы и стремимся, если только несколько лососей не болтаются высоко в дымоходе или вы не разжигаете курильщика.Таким образом, когда температура поверхности древесины повышается с 212 ° F до примерно 450 ° F, выделяются газы, содержащиеся в большом количестве креозота: диоксид углерода, оксид углерода, уксусная и муравьиная кислоты. Однако, поскольку эти газы, образующиеся на первой стадии сгорания, не воспламеняются до тех пор, пока вся влага не испарится и температура растопки не станет достаточно высокой, чтобы вызвать их искрение, это приводит к повышенным уровням выбросов, которые мы действительно не хотим сбрасывать. вверх по дымоходу и газу пролетают птицы с. Мы говорили это раньше, но собираемся повторить еще раз - первое правило выжигания дров? Сжигайте сухое дерево! (О, и правильная древесина для максимальной отдачи тепла, если вы хотите получить тосты.)

Когда процесс испарения избыточной влаги завершается и температура в нашей печи или камине повышается, это приводит к горению дров. Этап 2.

Этап 2: Испарение углеводородных соединений, «Первичное сгорание» или этап «Да, я думаю, горит»

На стадии 2 сжигания древесины мы еще не находимся в стадии выработки тепла (может быть, немного), но мы приближаемся! Сейчас у нас более пятисот градусов тепла, и температура растет.Химическая структура древесины начинает разрушаться, и начинается процесс пиролиза. Пиролиз «высвобождает органические газы и оставляет богатый углеродом древесный уголь». В этом процессе также образуется смесь углеводородов в виде капель жидкой смолы и горючих газов, и копание в этой части очень сложно. На данный момент у нас есть пары углеводородов, окись углерода, метан, водяной пар, углекислый газ и хорошая смесь других паров. Это важный поворотный момент для эффективности дровяной печи или камина, поскольку температура продолжает расти.

После того, как влага удаляется из древесины и тепло поднимает температуру древесины выше 540 ° F, происходит вторая стадия сгорания. Это тепловыделяющая стадия. Это происходит на двух разных температурных уровнях: первичном и вторичном сгорании.

Первичное сгорание:

Процесс, при котором газы выделяются из древесины и сжигаются, называется первичным сжиганием. Первичное горение начинается при температуре около 540 ° F, продолжается до 900 ° F и приводит к высвобождению большого количества энергии.Первичное сгорание также выделяет большое количество несгоревших горючих газов, включая метан и метанол, а также больше кислоты, водяного пара и диоксида углерода, что является потенциальным «неприятным» концом уравнения.

Вторичное горение:

Пора сконцентрироваться, эти газы, называемые вторичными газами, содержат до 60 процентов потенциального тепла в древесине , ​​поэтому их эффективное и оптимизированное сгорание действительно важно для достижения высокой общей эффективности сгорания в дровяной печи или камине.Вторичные газы не сжигаются возле дров из-за недостатка кислорода (кислород расходуется на первичное сжигание) или недостаточной температуры.

Условиями, необходимыми для сжигания вторичных газов, являются достаточное количество кислорода и температура не менее 1100 ° F. Подача воздуха является критическим элементом в процессе горения, поэтому обслуживание высокоэффективной дровяной горелки, камина или дровяной печи так же важно, как и воздух. - утечки из-за плохо подогнанных или сжатых дверных уплотнителей препятствуют точному контролю воздуха.Проще говоря, слишком мало воздуха не будет поддерживать вторичное горение газа, а слишком большое его количество снизит температуру до точки, при которой вторичное горение не может произойти.

Помните, что воздух на 80 процентов состоит из инертного газа и, когда его вводят в дровяную печь, его температура значительно ниже 1100 ° F, необходимой для поддержания вторичного горения. Чем больше воздуха смешивается с вторичными газами, тем больше тепла поглощается азотом и тем ниже температура вторичной газовоздушной смеси.

Вторичное горение может происходить и происходит в высокоэффективных дровяных печах и каминах, которые спроектированы так, чтобы соответствовать или превосходить требования EPA по чистому воздуху, но только в том случае, если печь используется с правильно высушенной и выдержанной древесиной и эксплуатируется в соответствии с ее требованиями. конструкции и подключается к исправной и чистой дымоходной трубе или дымовой трубе.

Многие люди не осознают, что дымоход - это двигатель, приводящий в движение печь (или камин), и что если дымоход или дымовая труба неправильно заданы и построены (имеют правильный размер, соответствующую высоту или не удерживают достаточно тепла), тогда тяга будет неадекватной, и лучшая печь в мире в лучшем случае будет разочарованием, а в худшем - даже опасностью.Неполное сгорание является расточительным и останавливает процесс образования монооксида углерода, что неоптимально, особенно если дымоход не втягивает в достаточной степени и может вернуть CO в дом. Опять же, баланс - это все в гармонии горения древесины, тепла и кислорода для создания оптимальной эффективности горения!

Этап 3: Воспламенение и сжигание паров газа - эффект дожигания вторичного сгорания

Теперь, когда у нас есть все эти горючие газы, производимые для максимальной эффективности сжигания древесины и минимального загрязнения , ​​им сейчас нужно достижение и поддержание минимальной пороговой температуры для возникновения горения паров газа. Мы должны предположить, что в этом процессе присутствуют все компоненты так называемого «огненного треугольника». В NFI указано, что между 540 и 1225 градусами мы наконец имеем полное сгорание!

Горение древесины - треугольник огня объясняет, какие пожары должны хорошо гореть.

В этом цикле горения углерод первым вступает в реакцию с кислородом, производя потенциально смертельный окись углерода, хотя, что интересно, более половины тепла, выделяемого при пожаре. Дело в сжигании газообразных углеводородов и самого оксида углерода.Для продолжения горения температура обычно должна оставаться выше 1100 градусов, но может достигать 2000 градусов! По иронии судьбы, на этой стадии сгорания также образуется наш старый друг - вода, поскольку молекулы водорода и кислорода соединяются с большим количеством водяного пара, содержащегося в дымовых газах. Поэтому так важно свести к минимуму возможность конденсации в дымоходе, а материалы дымовых труб должны быть устойчивыми к ржавчине и коррозии для длительного срока службы.

Этап 4: Обжигание углей - уютное теплое сияние от углей - идеально подходит для секса!

Это последняя стадия сгорания , ​​поскольку первые три процесса оставили углерод в древесном угле в качестве единственного оставшегося горючего материала.Чтобы он продолжал гореть, требуется температура выше 950 градусов, чтобы сжечь этот богатый углеродом древесный уголь, но он может гореть практически без пламени. Когда вы замечаете звук и тепло тлеющих углей в хвостовой части огня, на самом деле это углерод, горящий в древесном угле, который является основой традиционной выплавки и производства стали!

Обобщить стадии горения; процесс сжигания дров является сложным, так как различные бревна находятся на разных стадиях во время горения пожара, и суть в том, что, выбрав правильную древесину, вам необходимо точно контролировать температуру горения и уровень кислорода для оптимизации процесса горения.

Это означает, что

выбор правильной дровяной печи или камина имеет важное значение (подробнее здесь) , ​​как и выбор правильного вида древесины для сжигания (подробнее здесь) - обе страницы из EcoHome Green Building Guides Раздел

В качестве альтернативы, если постоянное и надежное тепло является основным решающим фактором, рассмотрите возможность выбора

высокоэффективной печи на древесных гранулах без электричества для максимальной тепловой мощности и минимального воздействия на окружающую среду, см. Здесь Печи на древесных гранулах горят эффективно, так как треугольник огня строго контролируется

(PDF) Сравнение теплоты сгорания и теплотворной способности шишек и древесины отдельных пород деревьев

236

M.Aniszewska et A. Gendek / Leśne Prace Badawcze, 2014, Vol. 75 (3): 231–236

Наибольшую калорийность сухой массы имели шишки Эра

- 19,86 МДж / кг, а наименьшие - у сосновых шишек - 18,11 МДж /

кг (ниже на 8,81%).

Отходы из печи (пустые шишки) имеют в среднем на

калорийность выше, чем у древесины той же породы в

ели, лиственнице и r, тогда как у сосны ниже.

Сравнение калорийности и теплоты сгорания для конусов

и древесины позволяет утверждать, что конусы являются ценным эн-

эргетическим материалом и могут использоваться для прямого сжигания или для производства обогащенного топлива

, которое используется в местная энергетика

гетикс. Из-за относительно небольшого годового производства конусов в

по сравнению с другими материалами (опилки, стружка), из

производимых

брикетов или окатышей конусов должно быть

как добавка к исходному продукту более низкого качества, чтобы в-

увеличивает калорийность конечного продукта. Количество шишек на

центов как добавление требует дальнейшего изучения.

В дальнейших исследованиях авторы попытаются оценить ценность энергии

и полезность шишек в качестве добавки к опилкам, стружке или биомассе в виде иголок, соломки или энергии

культур при производстве брикетов и гранул. .

Благодарности

Исследования, проведенные в рамках Департамента сельскохозяйственной и лесной техники

, Варшава

Университет естественных наук.

Ссылки

Aniszewska M. 2012. Dynamika processu pozyskania nasion

w jedno- i dwuetapowych process łuszczenia szyszek

sosny zwyczajnej Pinus sylvestrisy L. -Warszawa 9000. ISBN 9788375833935.

Анишевская М.2013. Zmiany wilgotności i temperatury

wewnątrz szyszek sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.)

łuszczonych dwuetapowo [Изменения влажности и температуры семян

-

9000 сосна два раза в сосне

сосна 2 добыча]. Leśne Prace Badawcze 74 (3): 205–214.

Björn G., Gebauer K., Barkowski R., Rosenthal M., Bues C.T.

2012. Калорийность отдельных пород древесины и изделий из древесины

.Европейский журнал древесины и изделий из дерева,

70: 755–757.

Фонт Р., Конеса Дж. А., Мольто Дж., Муньос М. 2009. Кинетика пиролиза

и горения хвои и шишек сосны. Jour-

nal of Analytical and Applied Pyrolysis, 85, 1–2, 276–286

Gendek A.,

Głowacki Sz. 2010. Suszenie biomasy drzewnej jako

etap w jej przygotowaniu do energetycznego wykorzystania.

Ogólnopolska Konferencja Naukowa «Badania eksploatacy-

jne Maszyn Leśnych», 28 września 2010, Warszawa: 77–84.

Глодек Е. 2010. Spalanie i współspalanie biomasy. Przewod-

ник. Ополе, Instytut Ceramiki i Materiałów budowlanych.

http://www.oze.opole.pl/zalacznik.php?id=364&ele-

ment = 470 [7.12.2013].

Głowacki Sz., Gendek A. 2011. Применение методов принудительной сушки

методов подготовки древесной щепы для энергетических целей-

es. Анналы Варшавского университета естественных наук - Agri-

культура, 58: 29–34.

Коморович М., Wróblewska H., Pawłowski J. 2009. Skład

chemiczny i właściwości energetyczne biomasy z wybranych

surowców odnawialnych [Химический состав и энергия

-

возобновляемых ресурсов биомассы.

Охрона Środowiska i Zasobów Naturalnych, 40: 402–410

Krzysik F. 1974. Nauka o drewnie. Warszawa, PWN.Monk-

ielewicz L., Paum H. 1967. Użytkowanie Lasu. Warsza-

wa, PWRiL.

Норма PN-ISO1928: 2002. Paliwa stałe. Oznaczanie ciepła

spalania metodą spalania w bombie kalorymetrycznej i

obliczanie wartości opałowej.

Рембовски Ł. 2007. Wartość opałowa drewna. Агроэнергетика.

pl http://agroenergetyka.pl/?a=article&id=146 [6.12.2013].

Скрифварс Б., Бакман Р., Хупа М., Серис Г., Абихаммар

Т., Люнгфельт А. 1998. Поведение золы в котле с CFB при сжигании угля, торфа или древесины

.Топливо 77, 1/2: 65–70.

StatSoft, Inc. 2011. STATISTICA (программное обеспечение для анализа данных -

tem), версия 10. www.statsoft.com.

Suszka B. 2000. Nowe technologie i techniki w nasiennictwie

leśnym. Варшава, Вид. Богуцкий.

wieca G. 2007. Zawartość wodoru w różnych rodzajach

biomasy. Забже, Instytut Chemiczny Przeróbki Węgla.

www.ichpw.zabrze.pl/cms.php?getle=607 [10.12.2013].

Васик Р., Михалек К.2012. Сравнительный анализ стоимости cal-

oric гигантской древесины (Abies grandsir Lindl.) Из

различных древостоев на юге Польши. Acta Scientiarum Polo-

norum. Silvarum Colendarum Ratio et Industria Lignaria,

11 (3): 65–76.

Вертер Дж., Сэнгер М., Хартге Э., Огада Т., Сиаги З. 2000.

Сжигание сельскохозяйственных остатков. Прогресс в области энергетики

и науки о горении 26: 1–27.

Жихович В., Гендек А.2009. Efektywność stosowania sa-

mobieżnej rębarki zasobnikiem do pozyskiwania zrębków

na cele energetyczne [Производительность мобильной измельчителя

, оборудованного бункером для выгрузки топливной стружки

]. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych,

543: 417–425.

Вклад авторов

М.А. и А.Г. - Исследования концепции и дизайна, проведение

исследований, анализ данных, обзор литературы, подготовка

текстовой публикации.

Переводил: Анна Вышинская

Без аутентификации

Дата загрузки | 24.09.15 23:33

Этапы сжигания древесины »Chimney Champions

Этап 1: Испарение влаги

Тот, кто когда-либо пытался обжечь мокрую или необработанную древесину, найдет этот этап очень неприятным. На стадии испарения влаги вместо выделения тепла тепло поглощается. Вода, задержанная внутри дерева, превращается в пар и удаляется из дерева.После завершения этого процесса он переходит к этапу 2.

Этап 2: испарение углеводородных соединений

Стадия 2 мы все еще не находимся в фазе выработки тепла (возможно, немного), но мы близки! Сейчас у нас более пятисот градусов тепла, и температура растет. Химическая структура древесины начинает разрушаться, и начинается процесс пиролиза. Пиролиз «высвобождает органические газы и оставляет богатый углеродом древесный уголь». В этом процессе также образуется смесь углеводородов в виде капель жидкой смолы и горючих газов, и копание в ней очень сложно.На данный момент у нас есть пары углеводородов, окись углерода, метан, водяной пар, углекислый газ и хорошая смесь других паров. Это поворотный момент, поскольку температура продолжает расти.

Этап 3: воспламенение и сжигание паров газа

Теперь, когда у нас есть все эти газы, все, что им нужно, - это минимальная пороговая температура для возникновения горения. Замечание: мы предполагаем, что все компоненты огненного треугольника присутствуют в этом процессе.В NFI говорится, что между 540 и 1225 градусами наконец происходит горение! Углерод первым вступает в реакцию с кислородом, образуя потенциально смертельный оксид углерода. Интересно, что более половины тепла, выделяемого в этих точках от огня, приходится на сжигание газообразных углеводородов и окиси углерода. Для продолжения горения температура обычно должна оставаться выше 1100 градусов, но может достигать 2000 градусов! Как ни странно, на этой стадии сгорания образуется вода.Молекулы водорода и кислорода объединяются, и в дымовых газах содержится большое количество водяного пара.

Этап 4: сжигание угля

Первые три процесса оставили углерод в древесном угле в качестве единственного горючего материала. Для сжигания этого угля необходима температура выше 950 градусов, но он может гореть практически без пламени. Вы заметите звук и жар в конце огня. На самом деле это сжигание углерода в древесном угле!

Таким образом, процесс сжигания сложен, и во время пожара разные бревна находятся на разных стадиях.Необходимо проявлять осторожность, чтобы убедиться, что ваш камин работает безопасно, и детекторы угарного газа должны быть в каждой комнате. Также не забудьте огнетушители. Счастливого горения!

Какие выбросы в атмосферу при сжигании древесины? - Древесная энергия

При сжигании древесины в результате реакции горения выделяется тепло и выделяются выбросы в виде воды, органических паров, газов и твердых частиц. Выбросы, вызывающие наибольшее беспокойство, - это оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), оксиды серы (SOx) и оксиды азота (NOx).Другие регулируемые элементы и соединения, такие как ртуть и соляная кислота, можно измерить по выбросам, но на уровнях, намного ниже допустимых максимумов. Состав и количество выбросов зависит от температуры сгорания. Более высокие температуры способствуют полному сгоранию и приводят к более чистым выбросам (до 1300 по Цельсию). При более низких температурах выбросы могут также включать летучие органические соединения, относительно высокие уровни CO (продукт неполного сгорания) и другие проблемы с твердыми частицами.
Выбросы NOx (при поддержании ниже 1300 по Цельсию) и SOx от сжигания древесины намного ниже, чем выбросы ископаемого топлива, угля и нефтепродуктов, и сопоставимы с выбросами природного газа. Уровни твердых частиц в выбросах древесины аналогичны уровням выбросов при сжигании угля и нефти и значительно превышают уровни выбросов природного газа. Выбросы твердых частиц можно контролировать до приемлемых уровней с помощью оборудования для дымовых труб, такого как скрубберы, рукавные фильтры и электрофильтры.Однако это оборудование экономически выгодно только для крупных промышленных систем сжигания. Выбросы твердых частиц от небольшого оборудования, особенно жилых домов, могут стать проблемой. Все больше и больше сообществ и районов контроля воздуха вводят ограничения на вдыхаемые частицы (PM2,5 или твердые частицы размером менее 2,5 микрон). Неконтролируемые выбросы от сжигания древесины высоки в PM2,5.
CO2 в выбросах при сжигании древесины считается «углеродно-нейтральным», потому что количество CO2, выделяемого при сжигании, в основном эквивалентно количеству CO2-деревьев, необходимого для выращивания такого же количества древесины.Следовательно, сжигание древесины не способствует чистому увеличению уровней CO2 (парникового газа) в атмосфере, как сжигание ископаемого топлива.

Использование тепла сгорания для получения энергии - Farm Energy

Конечным результатом сгорания является полезная энергия - обычно в форме тепла, энергии или тепла и энергии. Это может быть использовано для обогрева помещений для зданий, технологического обогрева для промышленных нужд, электричества для использования на месте или продажи в сеть, или для одновременного производства тепла и электроэнергии (так называемое «комбинированное производство тепла и электроэнергии» или ТЭЦ) .Чаще всего тепло сгорания улавливается в виде горячей воды, горячего воздуха или пара.

Большинство хозяйств не имеют значительных потребностей в тепле для сжигания, за исключением отопления усадеб зимой в холодном климате. Тем не менее, хозяйствам следует учитывать возможность предоставления топлива для сжигания жилым, коммерческим или промышленным потребителям.

Оборудование для сжигания

Оборудование для сжигания доступно во множестве размеров и конфигураций, хотя выбор обычно меньше, чем для сжигания ископаемого топлива.Обычно оно дороже, чем устройства, работающие на жидком топливе или природном газе, но топливо из биомассы обычно дешевле, что приводит к долгосрочной экономии для пользователя. Существует множество примеров использования систем сжигания биомассы для обогрева теплиц на фермах.

Две основные категории оборудования для сжигания биомассы - это бытовые системы и коммерческие / промышленные системы.

Оборудование для сжигания жилых помещений

Колотая древесина. Фото: Dan Ciolkosz

Камин является наиболее распространенной формой оборудования для сжигания в жилых помещениях, однако он также имеет тенденцию быть очень неэффективным (большая часть тепла теряется в дымоходе).Доступны многие другие типы печей и печей, которые обеспечивают более эффективный метод использования тепла сгорания в доме. Обычно оборудование подходит только для одного типа топлива из биомассы, поэтому важно выбрать подходящую печь для топлива, которое вы хотите сжигать.

Дровяные печи - более эффективное средство для сжигания дров - они контролируют скорость воздушного потока и максимально извлекают тепло из горящего топлива. Однако в целом эти устройства подходят только для сжигания дров.

Каминные топки - это по сути дровяные печи, которые устанавливаются в проем существующего камина. По своим характеристикам они очень похожи на дровяную печь и имеют схожие показатели эффективности.

Пеллетные печи предназначены для сжигания древесных топливных пеллет специального производства. Эти пеллеты производятся в соответствии со спецификациями, что позволяет печам работать более эффективно и гореть более чисто, чем в обычных дровяных печах. Некоторые печи на гранулах могут автоматически подавать топливо в печь, что упрощает их использование.

Печи на биомассе предназначены для сжигания топливных гранул, изготовленных из материалов, отличных от древесины, таких как пшеничная солома, кукурузная солома или травы. Убедитесь, что вы знаете тип топлива, которое может сжигать печь, поскольку другие виды топлива могут повредить печь или привести к небезопасным условиям эксплуатации.

Кукурузные печи - в некоторых частях страны принято сжигать очищенную кукурузу в качестве топлива для сжигания. В некотором смысле зерна кукурузы представляют собой природные топливные гранулы.Кукуруза на удивление хорошо горит, но производит довольно большое количество золы, которая более склонна к «шлакованию» (образованию твердых кусков), чем древесная зола. В отличие от большинства других видов топлива из биомассы, кукуруза содержит измеримые количества серы (~ 0,1%, что, например, намного ниже, чем у угля). Поэтому печи на древесных гранулах, как правило, не подходят для кукурузы, и вместо них следует использовать специальные печи для кукурузы. Некоторые отчеты предполагают, что кукурузные печи также хорошо работают с биомассой, но, чтобы убедиться, уточните у производителя печи.

Коммерческое / промышленное оборудование для сжигания

Котел на биомассе. Фото: Dan Ciolkosz

Коммерческое оборудование для сжигания больше и сложнее, чем домашнее оборудование. Обычно подача корма в камеру сгорания автоматизирована за счет использования конвейерных лент и / или шнеков. Поток топлива и воздуха тщательно контролируется, а условия в камере сгорания регулируются автоматически для обеспечения максимальной эффективности. Усовершенствованные устройства контроля загрязнения (как минимум, циклонный сепаратор) используются для удержания выбросов твердых частиц в установленных пределах для крупного оборудования.

Система обработки и доставки топлива. Фото: Dan Ciolkosz

Эти системы обычно изготавливаются по индивидуальному заказу, исходя из потребностей в отоплении и доступного топлива. В то время как большинство жилых систем производят нагретый воздух, коммерческое оборудование обычно предназначено для производства горячей воды или пара.

Эффективность сгорания

КПД оборудования для сжигания равен количеству произведенного полезного тепла, деленному на общее количество тепла, доступного в топливе.

Эффективность устройства зависит от качества оборудования и способа его эксплуатации. Большинство оборудования для сжигания имеет наивысший КПД, когда оно работает на полной мощности - КПД падает при снижении тепловой нагрузки. Типичные значения эффективности сгорания при полной нагрузке для различных типов оборудования показаны в следующей таблице.

Оборудование Типичный КПД (%) Комментарии
Жилой камин от -10 до 20 Из дымохода «выходит» много теплого воздуха
Дровяная печь для жилых помещений 40-70 Новые модели, как правило, имеют гораздо более высокую эффективность, чем старинные печи.Сухое топливо и высокая температура необходимы для максимальной эффективности.
Бытовая печь на пеллетах 70-80 Неизменно высокое качество топлива обеспечивает высокий общий КПД
Дровяная горелка для установки вне помещений 40-70 КПД ниже при запуске и заправке
Камера сгорания для сжигания древесной стружки 70-90 Управляется компьютером - хорошо работает с различными видами топлива и влажности

Эти значения эффективности основаны на «более высокой теплотворной способности» топлива.Также имейте в виду, что эффективность этих устройств падает при низкой тепловой мощности - они предназначены для наилучшей работы при пиковой или почти пиковой тепловой мощности.

Проблемы загрязнения и качества воздуха

Биомасса - относительно чистое топливо, с точки зрения загрязнения воздуха IF оно сжигается эффективно. Это может показаться удивительным для людей, привыкших к дымным кострам или дровам. Однако дым от этих неэффективных систем содержит большое количество несгоревшего топлива, что является признаком низкой эффективности.Высокоэффективное оборудование обычно не выделяет видимого дыма и запаха.

Существует четыре основных типа загрязнения воздуха, которые могут возникнуть при сжигании биомассы: 1) нормальные продукты сгорания (диоксид углерода и вода), 2) «дополнительные» химические соединения, образующиеся при сгорании, такие как диоксид серы (SOx) и азот. соединения (NOx), 3) несгоревшие молекулы биомассы, такие как сажа, и 4) частицы золы, которые достаточно малы, чтобы плавать в воздухе (летучая зола и твердые частицы).

Двуокись углерода и вода

Двуокись углерода и водяной пар - это два основных газа, которые выбрасываются из камеры сгорания. Обычное сжигание биомассы дает около 1,8 кг CO2 и 0,5 кг водяного пара на 1 кг сухого топлива.

Двуокись углерода и водяной пар традиционно не считались загрязнителями. Однако возросшая обеспокоенность по поводу глобального потепления привела к обеспокоенности правительства по поводу выбросов углекислого газа. Некоторые правительства ввели ограничения на выбросы CO2 для установок сжигания.Однако сжигание биомассы обычно считается «углеродно-нейтральным», что означает, что углекислый газ, выделяемый при сжигании биомассы, повторно абсорбируется растущими культурами, которые позже будут использоваться в качестве топлива. По этой причине выбросы диоксида углерода при сжигании биомассы обычно не ограничиваются.

«Дымовые трубы» для сжигания биомассы часто имеют белые вздымающиеся облака, поднимающиеся с их вершин. Это водяной пар в выхлопных газах, который при охлаждении конденсируется в капли воды.Некоторые люди ошибочно думают, что облако над камерой сгорания биомассы является признаком загрязнения; на самом деле газы из камеры сгорания часто очень чистые.

NOx и SOx

Хотя современные камеры сгорания биомассы обычно имеют низкие выбросы по сравнению со многими другими видами топлива, существуют некоторые загрязнители от сжигания биомассы, которые вызывают озабоченность.

Основными загрязняющими веществами, которых следует учитывать при сжигании биомассы, являются оксиды азота - NO2 и NO3. Их обычно называют выбросами NOx, и они образуются, когда азот в воздухе химически соединяется с кислородом в процессе сгорания.NOx в атмосфере может соединяться с водяным паром с образованием азотной кислоты и был определен как значительный источник кислотных дождей. Более горячее сгорание производит больше NOx, тогда как более холодные условия производят меньше. Выбросы NOx из камеры сгорания биомассы обычно аналогичны выбросам из камеры сгорания, работающей на угле, или другой системы, работающей на ископаемом топливе, и, как правило, больше зависят от конструкции оборудования для сжигания, чем от типа топлива.

Соединения оксида серы (SOx) - еще один продукт сгорания, который считается источником кислотных дождей - молекулы соединяются с водой с образованием серной кислоты.Соединения SOx образуются, когда сера в топливе соединяется с кислородом в процессе сгорания. Уголь обычно имеет высокий уровень серы, тогда как в большей части биомассы ее очень мало.

Сажа и креозот

«Сажа» - это общий термин для несгоревших или частично сгоревших частиц в выхлопных газах. «Креозот», с другой стороны, относится к смолистой жидкости, которая конденсируется после неполного сгорания биомассы (уголь также может производить креозот). В то время как домашние камины и дровяные печи долгое время были источниками этих загрязнителей, высокоэффективное оборудование для сжигания производит мало или не производит ни одного из этих материалов.

Твердые частицы (зола)

Большая часть золы от сгорания остается в камере сгорания. Однако небольшое количество самой мелкой золы (называемой «летучей золой») выдувается из камеры сгорания с выхлопным газом. В оборудовании для сжигания в промышленных масштабах используются золоуловители, такие как «циклонные сепараторы» и «мешки», для удаления большей части этой золы перед ее выбросом в атмосферу.

Правила качества воздуха

Выбросы в атмосферу от очень большого оборудования для сжигания (т.е. электростанции) регулируются федеральным законом. Меньшее оборудование регулируется государственными и местными правилами. Эти правила обычно требуют предварительного разрешения и регулярных проверок дымовых газов, чтобы гарантировать соблюдение правил. Часто самое маленькое оборудование для сжигания (например, жилое оборудование) не регулируется таким образом. Вместо этого от производителей небольших устройств могут потребовать сертификации, что их оборудование соответствует определенным минимальным требованиям.

Для получения дополнительной информации

Combustion: Введение | Сырье | Обработка | Использование

Другие статьи из этой серии:

Соавторы этой статьи

Автор

Рецензенты

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *