Удельная теплота сгорания дров

Содержание
  1. 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)
  2. Табличка ниже дает представление о тепловыделении влажного и сухого дерева при сгорании:
  3. Приведем практические величины удельной теплоты сгорания для сухого и влажного дерева:
  4. Таблица объёмной теплотворности дров (удельная теплота сгорания объемная) при влажности древесины 20%
  5. Температура горения (“жаропроизводительность”) различных пород дерева (древесины)
  6. Удельная теплота сгорания — формула, физический смысл и решение задач
  7. Откуда берется тепло в процессе горения?
  8. Показатели топлива
  9. Зависимость от влажности
  10. Горение топлива
  11. Как измеряют удельную теплоту сгорания
  12. Химический возраст твердого топлива
  13. Измерение количества теплоты горения
  14. Виды дров
  15. Что такое удельная теплота сгорания?
  16. Альтернативное топливо
  17. Где можно найти значения q
  18. Определение удельной теплоты сгорания дров
  19. Сущность физического параметра
  20. Сущность процесса горения
  21. Зависимость от плотности
  22. Хозяйственные особенности различных дров
  23. : Как выбрать дрова для топки
  24. Теплотворная способность дров: сравнительная таблица разных пород
  25. От чего зависит теплотворная способность дров?
  26. Вредные примеси в древесине
  27. Что такое влажность древесины, на что она влияет?
  28. Плотность древесины и ее влияние на теплотворность
  29. Какие дрова можно использовать в России
  30. Как заготавливать дрова
  31. Как пилить и колоть дрова
  32. Теплотворная способность дров: видео
  33. Удельная теплота сгорания топлива и горючих материалов
  34. Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)
  35. Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)
  36. Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов
  37. Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

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)

Удельная теплота сгорания 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)100100
20 (сухое)9781
50 (недосушенное)9262
100 (свежие дрова)8542

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/кгкВт*час/м3кДж/кгккал/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 дереваОбъёмная удельная теплотворная способность дров. 1 дм3=1л  
ккал/дм3кДж/дм3кВт*ч/дм3Градация теплотворности по ГОСТ 3243-88
Берёза1389-22405816-93791,62-2,61Первая группа по ГОСТ 3243-88: берёза, бук, ясень, граб, ильм, вяз, клён, дуб, лиственница
бук1258-21335276-89311,46-2,48
ясень1403-21945874-91861,63-2,55
граб1654-21486925-89941,92-2,5
ильм1282-23415368-98021,49-2,72
вяз1282-23415368-98021,49-2,72
клён1503-22776293-95341,75-2,65
дуб1538-24296400-101701,79-2,82
лиственница1084-22074539-92411,26-2,57
сосна1282-21305368-89181,49-2,48Вторая группа по ГОСТ 3243-88: сосна, ольха
ольха1122-17444698-73021,30-2,03
ель1068-19744472-82651,24-2,30Третья группа по ГОСТ 3243-88: ель, кедр, пихта, осина, липа, тополь, ива
кедр1312-22375493-93661,53-2,60
пихта1068-19744472-82651,24-2,30
осина1002-17294195-72391,17-2,01
липа1046-17754380-74321,22-2,06
тополь839-13703515-57360,98-1,59
ива1128-18404723-77041,31-2,14

Температура горения (“жаропроизводительность”) различных пород дерева (древесины)

ПородаЖаропроизводительность (100%-максимум) Температура горения, max
Горный клен100%1200°С
Бук87%1044°С
Ясень87%1044°С
Граб85%1020°С
Боярышник82%984°С
Зимний дуб75%900°С
Лиственница72%864°С
Вяз72%864°С
Летний дуб70%840°С
Береза68%816°С
Пихта63%756°С
Акация59%708°С
Липа55%660°С
Сосна52%624°С
Осина51%612°С
Ольха46%552°С
Ива40%480°С
Тополь39%468°С

Удельная теплота сгорания — формула, физический смысл и решение задач

Удельная теплота сгорания дров

В зависимости от агрегатного состояния выделяют газообразное, жидкое, твердое топливо.

К твердому виду относят каменные и бурые угли, антрацит, торф, дрова. Искусственными видами такого топлива считают древесный уголь, термоантрацит, пыль каменного и бурого углей, кокс.

Жидкие виды представляют собой органические вещества, в составе которых есть кислород, водород, углерод, сера, азот. Искусственным жидким топливом является мазут и разные смолы.

Газообразные виды – это смеси этилена, метана, иных углеводородов. В их составе могут быть оксиды и диоксиды углерода, сероводород, водяной пар. Искусственным газообразным топливом считают газы, которые получают в коксовых печах, газогенераторах.

Откуда берется тепло в процессе горения?

Сам по себе процесс сгорания топлива — это химическая, окислительная реакция. Большинство видов топлива содержит большое количество углерода С, водорода H, серы S и других веществ.

Во время горения атомы C, H, и S соединяется с атомами кислорода О2, в результате чего получается молекулы СО, СО2, Н2О, SO2.

При этом происходит выделение большого количества тепловой энергии, которую люди научились использовать в своих целях.

Рис. 1. Виды топлива: уголь, торф, нефть, газ.

Основной вклад в выделение тепла дает углерод C. Второй по количеству тепла вклад вносит водород H.

Рис. 2. Атомы углерода вступают в реакцию с атомами кислорода.

Показатели топлива

Удельная теплота сгорания дров – это важная величина, которая характеризует качество топлива.

Для того чтобы проводить сравнение между разными видами, было введено понятие условного топлива. 29,3 мДж (7000 кал) соответствует низшей теплотворной способности антрацита, этот показатель является теплотой сгорания 1 кг «условного топлива».

Бытовое печное топливо используется для сжигания в отопительных устройствах незначительной мощности, которые находятся в жилых помещениях. Кроме того, оно востребовано в теплогенераторах, применяемых в сельском хозяйстве для сушки фруктов, зерна, кормов.

Удельная теплота сгорания дров зависит от вида древесины. Чем больше будет эта величина, тем меньше потребуется топлива при равном значении коэффициента полезного действия.

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.

Горение топлива

В случае адиабатического сгорания горючей смеси можно определить выделяющееся тепло, а также состав продуктов. При известном составе компонентов топлива, при неизменном объеме, давлении, можно рассчитать тепловой эффект химической реакции. Благодаря термодинамическому расчету можно получить только некоторые сведения о процессе: температуру продуктов, равновесный состав.

Для полного описания горения, включая скорость процесса, критические условия, необходимо рассматривать связь между переносом вещества и энергии.

При предварительном перемешивании окислителя и горючего процесс осуществляется по всему пространству, его именуют объемным горением. В неперемешанных системах наблюдается диффузионное горение, когда горючее отделено от окислителя.

Как измеряют удельную теплоту сгорания

Для измерения q используют приборы, которые называются калориметрами (calor – тепло, metreo – измеряю).

Контейнер с порцией топлива сжигается внутри прибора. Контейнер помещен в воду с известной массой. В результате горения выделившееся тепло нагревает воду. Величина массы воды и изменение ее температуры позволяют вычислить теплоту сгорания. Далее q определяется по вышеприведенной формуле.

Рис. 3. Измерение удельной теплоты сгорания.

Химический возраст твердого топлива

Существует три стадии его образования: буроугольная, торфяная, каменноугольная.

Древесина в основном используется я небольших котельных установках. Так как удельная теплота сгорания дров в джоулях имеет высокое значение, отходы деревообделочного производства (опилки, стружки, щепа, горбыли, кора) нашли применение в современных котельных установках.

Удельная теплота сгорания сухих сосновых дров существенно превышает величину, характерную для влажного дерева.

Полусухими считают дрова, которые заготовлены весной. Сухими являются те, что пролежали в лесу после рубки, их влажность не превышает 30 %.

Удельная теплота сгорания сухих дров зависит от породы. Отметим, что данный показатель одинаков для всех древесных отходов: опилок, щепы.

У дров, имеющих пониженный показатель, есть определенные преимущества: незначительная зольность, легкая воспламеняемость.

Именно поэтому их можно сжигать в несложных топочных устройствах, которые эффективно функционируют.

При правильной просушке удельная теплота сгорания дров равна 20.000 кДж/кг, что соответствует 5,5 кВт*часов/кг.

Измерение количества теплоты горения

Чем выше удельная теплоемкость горючего материала, тем экономичнее его расход. Количество теплоты, которая образуется при горении топлива, можно вычислить следующими способами.

  1. Теоретический способ. Зная, что такое удельная теплота сгорания топлива и ее формулу, можно вывести формулу нахождения количества тепла. Итак, если q = Q/m, то Q = q * m.
  2. Практический способ. На практике количество теплоты, образующейся вследствие реакции горения, измеряется при помощи специальных сосудов — калориметров. Калориметр показывает количество энергии, которая выделяется в результате полного сжигания определенной навески вещества в контейнере, помещенном в воду. По разнице показания температур воды определяют количество выделившейся энергии.

Виды дров

Сосновые дрова имеют большую удельную теплоту сгорания, чем березовые. Но у нее больше плотность, поэтому при сгорании одного метра кубического будет выделять большее количество тепла, чем сосновых.

Удельная теплота сгорания березовых дров аналогична по значению ольхе, осине, дубу. К группе лиственных пород относят вяз, клен, ясень, липу, яблоню, вишню, орех, акацию. Для них характерна высокая плотность. Именно поэтому удельная теплота сгорания сухих березовых дров позволяет применять их при топке бань.

Из хвойных пород самыми распространенными являются сосна и ель. Несмотря на то что можжевельник также является хвойником, их практически не используют в качестве топлива.

Высокая удельная теплота сгорания сосновых дров объясняется их смолистостью. Данное качество позволяет использовать хвойные в качестве отличного растопочного материала.

Смолы при сгорании выделяют существенное количество копоти, в результате чего достаточно быстро забивается дымоход.

При подборе определенной конструкции печи, выходе рационального режима горения, можно избежать избыточной копоти.

Высокая удельная теплота сгорания сухих дров сосны и ели на протяжении многих веков используется жителями таежной зоны для обогрева жилищ.

Существует подразделение пород по плотности на три группы:

  • мягкими являются ель, сосна, осина, кедр, липа, пихта;
  • средними по твердости считают сливу, можжевельник, березу, вяз;
  • твердыми породами признают яблоню, ясень, граб, клен, дуб.

Для практического применения важно владеть информацией о нескольких параметрах. Теплотворная способность дров разных пород на единицу веса почти одинакова, но более тяжелая и плотная древесина выделяет при сгорании большее количество теплоты. К примеру, березовые дрова способны дать на 20-30 процентов больше тепла, чем его сосновые аналоги.

Кроме того, эта величина связана с влажностью древесины. Чем суше древесина, тем большее количество тепла от нее можно получить. Профессионалы считают оптимальной величиной влажность в диапазоне 20-25 процентов.

Почему удельная теплота сгорания сырых дров меньше? В них содержится около 50 процентов влаги, поэтому они в три раза меньше отдают тепла, чем сухие.

Для многих владельцев частных домов не последним показателем является стоимость дров. Сосна и ель доступнее, поэтому именно такие дрова приобретает большая часть населения.

Что такое удельная теплота сгорания?

Удельная теплота сгорания q — это физическая величина равная количеству тепла, выделяющегося при полном сгорания 1 кг топлива.

Формула удельной теплоты сгорания выглядит так:

$$q={Q over m}$$

где:

Q — количество тепла, выделившееся в процессе горения топлива, Дж;

m — масса топлива, кг.

Единицей измерения q в интернациональной системе единиц СИ является Дж/кг.

$$[q]={Дж over кг}$$

Для обозначения больших величин q часто используются внесистемные единицы энергии: килоджоули (кДж), мегаджоули (МДж) и гигаджоули (ГДж).

Значения q для разных веществ определяют экспериментально.

Зная q, можно вычислить количество тепла Q, которое получится в результате сжигания топлива массой m:

$$Q={q * m}$$

Альтернативное топливо

Помимо дров, отличными теплотворными показателями обладает торф. В зависимости от способа добычи, его делят на три вида: багерный (машиноформовочный), фрезерный, гидравлический.

Для первого варианта характерен забор торфяной массы из карьера с помощью экскаваторов, подача его на специальный пресс, где образуется форма ленты. Она разрезается на небольшие кирпичики, которые после сушки складываются в специальные штабеля.

Гидравлическая добыча базируется на размывке торфяного массива мощной водной струей, которая идет под большим напором. Образующуюся жижу пропускают через специальные растиратели, перекачивают на площадку насосами, потом высушивают.

Фрезерный вариант связан с последовательной разработкой торфяного болота специальными машинами, просушиванием полученной массы, ее складированием в штабеля.

Где можно найти значения q

Информацию о величинах удельной теплоты сгорания для конкретных видов топлива можно найти в технических справочниках или в их электронных версиях на интернет-ресурсах. Обычно они приводятся в виде такой таблицы:

Удельная теплота сгорания, q

ВеществоМДж/кгВеществоМДж/кг
Торф 8,1 Дизельное топливо 42,7
Дрова 10,2 Керосин 44,0
Уголь бурый 15,0 Бензин 48,0
Уголь каменный 29,3 Пропан 47,5
Нефть 41,3 Метан 50,11

Ресурсы разведанных, современных видов топлива ограничены. Поэтому в будущем на смену им придут другие источники энергии:

  • атомные, использующие энергию ядерных реакций;
  • солнечные, преобразовывающие энергию солнечных лучей в тепло и электричество;
  • ветряные;
  • геотермальные, использующие тепло природных горячих источников.

Определение удельной теплоты сгорания дров

Удельная теплота сгорания дров

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 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.

https://www.youtube.com/watch?v=JOe4Rkf2NHEu0026t=408s

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.

: Как выбрать дрова для топки

Теплотворная способность дров: сравнительная таблица разных пород

Удельная теплота сгорания дров

Древесина является довольно сложным материалом по своему химическому составу.

теплотворная способность дров

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.

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.

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, 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:

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.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=L11Igt8wiB0u0026t=352s

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.

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.

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

Удельная теплота сгорания топлива и горючих материалов

Удельная теплота сгорания дров

В таблицах представлена массовая удельная теплота сгорания топлива (жидкого, твердого и газообразного) и некоторых других горючих материалов. Рассмотрено такое топливо, как: уголь, дрова, кокс, торф, керосин, нефть, спирт, бензин, природный газ и т. д.

При экзотермической реакции окисления топлива его химическая энергия переходит в тепловую с выделением определенного количества теплоты. Образующуюся тепловую энергию принято называть теплотой сгорания топлива.

Она зависит от его химического состава, влажности и является основным показателем топлива. Теплота сгорания топлива, отнесенная на 1 кг массы или 1 м3 объема образует массовую или объемную удельную теплоты сгорания.


Удельной теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы или объема твердого, жидкого или газообразного топлива. В Международной системе единиц эта величина измеряется в Дж/кг или Дж/м3.

Удельную теплоту сгорания топлива можно определить экспериментально или вычислить аналитически.

Экспериментальные методы определения теплотворной способности основаны на практическом измерении количества теплоты, выделившейся при горении топлива, например в калориметре с термостатом и бомбой для сжигания.

Для топлива с известным химическим составом удельную теплоту сгорания можно определить по формуле Менделеева.

Различают высшую и низшую удельные теплоты сгорания.

Высшая теплота сгорания равна максимальному количеству теплоты, выделяемому при полном сгорании топлива, с учетом тепла затраченного на испарение влаги, содержащейся в топливе.

Низшая теплота сгорания меньше значения высшей на величину теплоты конденсации водяного пара, который образуется из влаги топлива и водорода органической массы, превращающегося при горении в воду.

Для определения показателей качества топлива, а также в теплотехнических расчетах обычно используют низшую удельную теплоту сгорания, которая является важнейшей тепловой и эксплуатационной характеристикой топлива и приведена в таблицах ниже.

Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)

В таблице представлены значения удельной теплоты сгорания сухого твердого топлива в размерности МДж/кг. Топливо в таблице расположено по названию в алфавитном порядке.

Наибольшей теплотворной способностью из рассмотренных твердых видов топлива обладает коксующийся уголь — его удельная теплота сгорания равна 36,3 МДж/кг (или в единицах СИ 36,3·106 Дж/кг). Кроме того высокая теплота сгорания свойственна каменному углю, антрациту, древесному углю и углю бурому.

К топливам с низкой энергоэффективностью можно отнести древесину, дрова, порох, фрезторф, горючие сланцы. Например, удельная теплота сгорания дров составляет 8,4…12,5, а пороха — всего 3,8 МДж/кг.

Удельная теплота сгорания твердого топлива (угля, дров, торфа, кокса)ТопливоУдельная теплота сгорания, МДж/кг
Антрацит26,8…34,8
Древесные гранулы (пиллеты)18,5
Дрова сухие8,4…11
Дрова березовые сухие12,5
Кокс газовый26,9
Кокс доменный30,4
Полукокс27,3
Порох3,8
Сланец4,6…9
Сланцы горючие5,9…15
Твердое ракетное топливо4,2…10,5
Торф16,3
Торф волокнистый21,8
Торф фрезерный8,1…10,5
Торфяная крошка10,8
Уголь бурый13…25
Уголь бурый (брикеты)20,2
Уголь бурый (пыль)25
Уголь донецкий19,7…24
Уголь древесный31,5…34,4
Уголь каменный27
Уголь коксующийся36,3
Уголь кузнецкий22,8…25,1
Уголь челябинский12,8
Уголь экибастузский16,7
Фрезторф8,1
Шлак27,5

Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)

Приведена таблица удельной теплоты сгорания жидкого топлива и некоторых других органических жидкостей. Следует отметить, что высоким тепловыделением при сгорании отличаются такие топлива, как: бензин, авиационный керосин, дизельное топливо и нефть.

Удельная теплота сгорания спирта и ацетона существенно ниже традиционных моторных топлив. Кроме того, относительно низким значением теплоты сгорания обладает жидкое ракетное топливо и этиленгликоль — при полном сгорании 1 кг этих углеводородов выделится количество теплоты, равное 9,2 и 13,3 МДж, соответственно.

Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)ТопливоУдельная теплота сгорания, МДж/кг
Ацетон31,4
Бензин А-72 (ГОСТ 2084-67)44,2
Бензин авиационный Б-70 (ГОСТ 1012-72)44,1
Бензин АИ-93 (ГОСТ 2084-67)43,6
Бензол40,6
Дизельное топливо зимнее (ГОСТ 305-73)43,6
Дизельное топливо летнее (ГОСТ 305-73)43,4
Жидкое ракетное топливо (керосин + жидкий кислород)9,2
Керосин авиационный42,9
Керосин осветительный (ГОСТ 4753-68)43,7
Ксилол43,2
Мазут высокосернистый39
Мазут малосернистый40,5
Мазут низкосернистый41,7
Мазут сернистый39,6
Метиловый спирт (метанол)21,1
н-Бутиловый спирт36,8
Нефть43,5…46
Нефть метановая21,5
Толуол40,9
Уайт-спирит (ГОСТ 313452)44
Этиленгликоль13,3
Этиловый спирт (этанол)30,6

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов

Представлена таблица удельной теплоты сгорания газообразного топлива и некоторых других горючих газов в размерности МДж/кг. Из рассмотренных газов наибольшей массовой удельной теплотой сгорания отличается водород.

При полном сгорании одного килограмма этого газа выделится 119,83 МДж тепла.

Также высокой теплотворной способностью обладает такое топливо, как природный газ — удельная теплота сгорания природного газа равна 41…49 МДж/кг (у чистого метана 50 МДж/кг).

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов (водород, природный газ, метан)ТопливоУдельная теплота сгорания, МДж/кг
1-Бутен45,3
Аммиак18,6
Ацетилен48,3
Водород119,83
Водород, смесь с метаном (50% H2 и 50% CH4 по массе)85
Водород, смесь с метаном и оксидом углерода (33-33-33% по массе)60
Водород, смесь с оксидом углерода (50% H2 50% CO2 по массе)65
Газ доменных печей3
Газ коксовых печей38,5
Газ сжиженный углеводородный СУГ (пропан-бутан)43,8
Изобутан45,6
Метан50
н-Бутан45,7
н-Гексан45,1
н-Пентан45,4
Попутный газ40,6…43
Природный газ41…49
Пропадиен46,3
Пропан46,3
Пропилен45,8
Пропилен, смесь с водородом и окисью углерода (90%-9%-1% по массе)52
Этан47,5
Этилен47,2

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материалов

Приведена таблица удельной теплоты сгорания некоторых горючих материалов (стройматериалы, древесина, бумага, пластик, солома, резина и т. д.). Следует отметить материалы с высоким тепловыделением при сгорании. К таким материалам можно отнести: каучук различных типов, пенополистирол (пенопласт), полипропилен и полиэтилен.

Удельная теплота сгорания некоторых горючих материаловТопливоУдельная теплота сгорания, МДж/кг
Бумага17,6
Дерматин21,5
Древесина (бруски влажностью 14 %)13,8
Древесина в штабелях16,6
Древесина дубовая19,9
Древесина еловая20,3
Древесина зеленая6,3
Древесина сосновая20,9
Капрон31,1
Карболитовые изделия26,9
Картон16,5
Каучук бутадиенстирольный СКС-30АР43,9
Каучук натуральный44,8
Каучук синтетический40,2
Каучук СКС43,9
Каучук хлоропреновый28
Линолеум поливинилхлоридный14,3
Линолеум поливинилхлоридный двухслойный17,9
Линолеум поливинилхлоридный на войлочной основе16,6
Линолеум поливинилхлоридный на теплой основе17,6
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе20,3
Линолеум резиновый (релин)27,2
Парафин твердый11,2
Пенопласт ПХВ-119,5
Пенопласт ФС-724,4
Пенопласт ФФ31,4
Пенополистирол ПСБ-С41,6
Пенополиуретан24,3
Плита древесноволокнистая20,9
Поливинилхлорид (ПВХ)20,7
Поликарбонат31
Полипропилен45,7
Полистирол39
Полиэтилен высокого давления47
Полиэтилен низкого давления46,7
Резина33,5
Рубероид29,5
Сажа канальная28,3
Сено16,7
Солома17
Стекло органическое (оргстекло)27,7
Текстолит20,9
Толь16
Тротил15
Хлопок17,5
Целлюлоза16,4
Шерсть и шерстяные волокна23,1

Источники:

  1. Абрютин А. А. и др. Тепловой расчет котлов. Нормативный метод.
  2. ГОСТ 147-2013 Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и расчет низшей теплоты сгорания.
  3. ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.
  4. ГОСТ 22667-82 Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе.
  5. ГОСТ 31369-2008 Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава.
  6. Земский Г. Т. Огнеопасные свойства неорганических и органических материалов: справочник М.: ВНИИПО, 2016 — 970 с.
Ваш цветник
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: