Возможно, вы замечали, что жилье, дача или загородный дом, иногда протапливается быстрее, а иногда медленнее. На эффект влияет температура горения дерева, используемого в данный момент для протопки, а она неодинакова для разных древесных пород и условий их применения. Тем, кто заинтересован в рациональном использовании топлива, предлагаю разобраться в характеристиках древесины, факторах, влияющих на выделение дровами тепла и в способах обеспечить оптимальную температуру горения в очаге.
Горение: сущность явления и его этапы
Мы сжигаем топливо, чтобы получить тепло для обогрева жилья, и поэтому заинтересованы в его эффективном использовании. Чем выше температура пламени, тем лучше горит (и сгорает) древесина, тем рациональнее ваши финансовые затраты. Таким образом, температура пламени в печи служит важной характеристикой для каждого домовладельца, чье жилье отапливается природным ресурсом.
Горение можно определить как сложный физико-химический процесс, связанный с образованием частично ионизированных частиц (то, что иногда не совсем точно называют плазмой). Физическая часть процесса ответственна за высвобождение тепла, а также за интенсивное излучение в разных частях спектра (видимой, ИК и УФ). Во время горения происходят и химические процессы, главным образом окисление.
Чтобы понять, от чего зависит температура открытого огня, важно разобраться в особенностях данного изотермического (происходящего с высвобождением тепла) явления. Горение состоит из трех этапов: разогрева, возгорания пиролизных газов и воспламенения.
Первая стадия: разогрев
Под действием пламени от внешнего источника поверхность полена начинает разогреваться. Когда разогрев достигает 120-150°C, запускается процесс обугливания. В результате получается уголь, способный к самостоятельному воспламенению.
Когда температура нагрева достигает 250-350°C, стартует пиролиз (термическое разложение древесной структуры). Верхний угольный слой разлагается без образования открытого огня (тлеет). Процесс распада с выделением газообразных фракций происходит с выделением дыма. Дым может быть белым или бурым, это продукт смеси пиролизных газов с водяным паром.
Вторая стадия: пиролизные газы возгораются
С дальнейшим ростом температуры процесс термического разложения полена нарастает, а пиролизные газы концентрируются над поверхностью. Сконцентрированный газ вспыхивает, и пламя распространяется по соседним участкам топлива, подвергшемуся разогреву. Цвет пламени обычно светло-желтый, и оно становится устойчивым.
Воспламенение
Достижение определенной критической температуры становится причиной воспламенения топлива. Надо отметить, что температура воспламенения различна у разных пород. Так, сосна воспламеняется при 255°C, дуб – при 238°C. Интересно, что точку воспламенения можно уменьшить, если измельчить топливо. Например, сосновые опилки будут воспламеняться уже при 196°C.
При достижении 450-620°C пламя охватывает все топливо, горение становится самоподдерживающим процессом. В этот момент термохимическая реакция ускоряется. Большая часть древесной целлюлозы переходит в газообразное состояние. Кроме горючих продуктов в газовой смеси содержится водород и этилен. В целом, в итоге термического разложения и горения происходит выделение более 300 наименований продуктов (в том числе пары спиртов, эфиров, альдегидов).
Какова температура горения древесины разных сортов
Следует понимать, что температура горения древесины различается у разных пород, а ее значение тесно связано с таким важным показателем, как теплоотдача. Температура горения дров в частном доме или бане имеют следующие (максимально возможные) значения:
- Тополь. Обладает минимальным показателем: 468-500°C.
- Ольха: 552°C.
- Сосна. Распространенный вид топлива, 624°C.
- Липа и акация. Горение запускается при преодолении порога соответственно 660 и 708°C.
- Горение дров из пихты начинается при температуре 756°C.
- Береза и лиственница. Древесина этих пород вспыхивает при 816 и 865°C.
- Дубовая закладка дров горит при 900°C.
- Самая высокая температура горения у граба и ясеня: 1020 и 1044°C.
Видно, что разброс параметров достигает значительных величин. Например, при сгорании кубометра ясеневых дров выделится практически в два раза больше тепла, чем из того же объема дров тополя. Значительная разница обуславливается как свойствами древесины, так и определенными внешними факторами.
Температурный порог: от чего он зависит
Температура огня в печи или в камине, свойства пламени и также теплотворность дровяного топлива в значительной степени определяется плотностью и структурой древесной массы. Дополнительный фактор – состав и количество природных смол, производимых растением.
Например, температурный порог горения тополя составляет не более 500°C. Лиственные деревья с древесиной более высокой плотности (например, бук или ясень) образуют горячее пламя с температурой, уходящей за тысячу градусов.
Если структура древесины пористая, то такие дрова будут сгорать интенсивно и ярко, но при этом температура процесса не превысит 500-550°C (тот же тополь). В целом, чем плотнее древесина, тем выше будет температура ее сгорания.
Об этапах горения дров в печи в следующем видео:
Продолжение следует
Расписал, что такое горение в целом и какова вообще может быть его температура. Но сама тема оказалась объемной, поэтому на сегодня буду заканчивать, а в следующих постах разберу, как влияют на воспламеняемость различные факторы, а также, как правильно выбрать подходящие дрова.
Напишите в комментариях, как думаете – знание теории физических процессов реально помогает, или практику ничто не заменит?
Очень сомневаюсь...