Температура возгорания дерева

Какова температура воспламенения дерева?

Сложно встретить такого человека, который не сталкивался в жизни с горением древесины. Многие люди хоть раз ходили в походы, которые не обходятся без разведения костра. Некоторые имеют опыт в растопке домовых и банных печей. Большинство хотя бы раз в жизни пробовало выжигать по дереву специальным прибором или увеличительным стеклом.

Но не многие люди задавались вопросом о том, при какой температуре воспламенение дерева становится возможным. Существует ли разница между температурой воспламенения разных пород деревьев? Читателю представляется прекрасная возможность углубиться в эти вопросы и получить много полезной информации.

Как человек освоил огонь?

Огонь был известен еще людям, жившим в каменном веке. Люди далеко не всегда умели самостоятельно добывать огонь. Первое знакомство человека с процессом горения, по мнению ученых, произошло эмпирическим путем. Огонь, добытый из лесного пожара или отвоеванный у соседнего племени, оберегался как самое дорогое, что было у людей.

Со временем человек заметил, что некоторые материалы обладают наиболее располагающими к горению свойствами. Например, сухие трава или мох могут воспламениться всего от нескольких искр.

Через многие годы, опять же эмпирическим путем, люди научились извлекать огонь с помощью подручных средств. Первой «зажигалкой» человека историки называют трут и кремень, которые при ударе друг о друга давали искры. Позднее человечество научилось извлекать огонь при помощи прутика, помещаемого в специальное углубление в древесине. Температура воспламенения дерева достигалась за счет интенсивного вращения конца прутика в углублении. Многие ортодоксальные сообщества продолжают пользоваться этими методами и сегодня.

Намного позже, в 1805 году, французский химик Жан Шансель изобрел первые спички. Изобретение получило колоссальное распространение, и человек уже уверенно мог извлекать огонь при необходимости.

Освоение процесса горения считается основным фактором, давшим толчок к развитию цивилизации. Более того, в ближайшее время горение таким фактором и останется.

Что такое процесс горения?

Горение – это процесс на рубеже физики и химии, заключающийся в преобразовании вещества в остаточный продукт. При этом в больших количествах выделяется тепловая энергия. Процесс горения, как правило, сопровождается излучением света, которое называют пламенем. Также в процессе горения выделяется углекислый газ – СО2, избыток которого в непроветриваемом помещении может привести к головной боли, удушью и даже смерти.

Для нормального протекания процесса необходимо выполнение ряда обязательных условий.

Во-первых, горение возможно только при наличии воздуха. В вакууме процесс возгорания невозможен.

Во-вторых, если область, в которой происходит горение, не нагрета до температуры воспламенения материала, то процесс горения прекратится. Например, пламя погаснет, если в только что растопленную печь сразу бросить большое полено, не дав ей прогреться на мелких дровах.

В-третьих, если субъекты горения сырые и выделяют пары жидкости, а скорость горения еще низкая, процесс также прекратится.

При какой температуре происходит воспламенение древесины?

Пиролиз – процесс разложения древесины при высокой температуре на СО2 и остатки горения – происходит в три фазы.

Начальная протекает при 160-260 градусах. В дереве начинают происходить необратимые изменения, заканчивающиеся возгоранием. Температура воспламенения древесины колеблется в районе 200-250 градусов.

Вторая фаза пиролиза – 270-430 градусов. Начинается разложение древесины под действием высокой температуры.

Третья фаза характерна для разведенного костра, растопленной печи. Температура воспламенения дерева по Цельсию в третьей фазе составляет 440-610 градусов. При таких условиях загорится дерево почти в любом состоянии и оставит после себя древесный уголь.

Разные породы древесины имеют разную температуру возгорания. Температура воспламенения сосны – дерева не самого горючего – составляет 250 градусов. Дуб загорится при температуре 235 градусов.

Какие дрова горят лучше, а какие – хуже?

Лучше всего горят сухие дрова. Древесина, пропитанная влагой, тоже горит, но для вывода и испарения влаги требуется большая температура и некоторое время. Этот процесс обычно сопровождается характерным шипением. Не многие знают, что при горении «сырой» древесины выделяется уксусная кислота. Этот факт крайне негативно сказывается на печном оборудовании и на общем КПД горения. Крайне рекомендуется пользоваться сухими дровами, а также закупать дрова весной, чтобы они успели просохнуть до наступления холодов.

От чего зависит эффективность горения?

Эффективность горения – показатель, который определяется тепловой энергией, которая не «улетает в трубу», а передается печи, нагревает ее. На этот показатель влияют несколько факторов.

Прежде всего это целостность печной конструкции. Щели, трещины, избыток золы, грязный дымоход и прочие неполадки делают горение неэффективным.

Второй важный фактор – плотность дерева. Самой высокой плотностью обладают дуб, ясень, груша, лиственница и береза. Наименьшей – ель, осина, сосна, липа. Чем выше плотность, тем дольше будет гореть кусок древесины, а следовательно, дольше выделять тепло.

Рекомендации по розжигу древесины

Большие куски древесины сразу не загорятся. Необходимо разжигать огонь, начиная с небольших веток. Они дадут угли, которые обеспечат необходимую температуру для воспламенения дерева, загружаемого в печь уже более крупными порциями.

Средства для розжига, особенно в мангале, использовать не рекомендуется, так как они при сгорании выделяют вредные для человека вещества. Избыток средства для розжига в закрытой топке может привести к взрыву.

Может ли случиться пожар в бане при высокой температуре воздуха?

Это теоретически возможно, но практически исключено. Для того чтобы началось самопроизвольное воспламенение дерева в бане, температура воздуха должна быть около 200 градусов. На такое не способна ни одна баня, и тем более ни один человек.

Рекорд по пребыванию в сауне принадлежит шведу, который при температуре 110 градусов смог продержаться 17 минут. Для большинства людей температура в 90 градусов является максимально допустимой. При таком прогреве воздуха резко возрастает нагрузка на сердце и появляется шанс упасть в обморок.

Баню или сауну все-таки рекомендуют не оставлять прогретой свыше 100 градусов долгое время из соображений пожарной безопасности. Хотя температура воспламенения дерева и начинается с 200 градусов, но осторожность никогда не повредит.

Требования по пожарной безопасности при обращении с огнем

Не следует забывать, что при обращении с огнем залогом успешных действий является соблюдение правил пожарной безопасности. Выполните несколько условий и обезопасьте себя и других от пожара.

1. Запрет на разведение костров в лесу в летний период введен не просто так. Летом шансы возгорания лесной подстилки и быстрого распространения пожара гораздо выше, нежели в другое время года.

2. При разведении костра на природе обязательно выкопать небольшое кострище, сняв лопатой верхний слой дерна. В дальнейшем дерн желательно вернуть на место.

3. В целях локализации огня рекомендуется обнести костер ограждением из камней или кирпича.

4. Всегда в зоне шаговой доступности должно быть средство пожаротушения: огнетушитель, песок или емкость с водой.

5. При тушении костра обязательно удостовериться в том, что все угли погасли, и костер не разгорится вновь. Для этого рекомендуется обильно залить очаг водой, присыпать сверху землей или заложить дерном.

6. Ни в коем случае нельзя оставлять детей наедине с источником огня. Это может привести к плачевным последствиям.

7. При пользовании печью или камином не следует хранить в непосредственной близости от топки легковоспламеняющиеся предметы, средства для розжига. Желательно выполнить напольное покрытие рядом с топкой из негорючего материала (стальной лист).

8. Необходимо поддерживать печь в исправном состоянии: своевременно заделывать все образовавшиеся щели, периодически выгребать золу.

9. Фундамент для печи необходимо выполнять из кирпича. Не рекомендуется использовать в этих целях деревянные подмостки. Это чревато обрушением всей конструкции.

10. Печную трубу на чердаке необходимо изолировать негорючим материалом, не хранить на чердаке легковоспламеняющиеся материалы.

11. Нельзя полностью закрывать заслонку печи, не удостоверившись, что процесс горения в топке прекратился. В противном случае возможно удушье от избытка углекислого газа.

Что такое температура горения дерева: 5 этапов возгорания

Температура горения дерева зависит от их породы и других факторов Дрова являются классическим и самым распространенным вариантом твердого топлива. При сжигании древесины образуется тепловая энергия, которая используется для отопления различных помещений. Эффективность сгорания всецело зависит от температуры горения дров, а вот она в свою очередь зависит от породы древесины, их влажности и условий сжигания. Каждая разновидность древесины может использоваться для выполнения разных целей и задач. Одни используют для приготовления пищи на мангале или печке, другие для обогрева пространства (в камине или буржуйке).

Горение древесины: основные этапы

Горение – это изотермическое явление, проще говоря, реакция, при которой идет выделение тепла. У каждой породы дерева свое КПД тепла. Чтобы измерить температуру горения дерева в печи используют специальный термометр – пирометр. Все другие приборы и термометры для этой цели не годятся, сколько бы вы не старались.

Определить температуру сгорания можно и по цвету пламени используемой породы. Если порода загорается темно-красным пламенем, значит это низкотемпературное горение. Белое пламя указывает на высокую температуру горения. Но самое оптимальное пламя все же должно быть желтого цвета. Таким пламенем горит обычно сухая береза.

Весь процесс горения дерева заключается в нескольких важных этапах, которые взаимосвязаны между собой.

Этапы горения древесины:

  1. Разогрев. При температуре 120 – 150 градусов дерево обугливается, в результате образуется уголь, который затем сам воспламеняется.
  2. Возгорание дымовых газов. Дальнейший разогрев способен привести к термическому разложению и газы вспыхивают, охватывая всю зону. Дерево при этом горит светло-желтым пламенем.
  3. Воспламенение. Его температура составляет 450 – 620 градусов. Для успешного воспламенения требуется хорошая тяга в определенном количестве.
  4. Горение. Оно состоит из двух фаз: процесса тления и горение пламенем. Горит огонь в том случае, пока для него создаются и поддерживаются определенные условия: пока есть само несгоревшее топливо, продолжает поступать кислород и сохраняется нужная температура.
  5. Затухание. Если хоть одно из условий не соблюдается, процесс горения прекращается и огонь тухнет.

Чтобы древесина быстрее начала гореть, ее можно полить любой жидкостью, которая быстро воспламеняется

Самыми качественными дровами являются твердые лиственные породы, они имеют высокую теплопроводность и обладают длительным горением. К таким породам можно отнести дуб, бук, березу, акацию. Бук так же отличается приятным ароматом и его используют для копчения. А вот если разжечь в доме грушу, яблоню или вишню, то их приятный запах заполнит все помещение. Способность березовых дров разгораться даже в свежесрубленном виде очень высока, поэтому они являются самым выгодным и востребованным топливом.

Температура горения древесины: факторы, способствующие процессу

Каждый владелец частного дома, где есть печь или камин, знает, что от теплопроводности дров будет зависеть и их КПД. Так же за качество горения дров отвечает и еще один важный показатель. Таким показателем является температура горения дров. У каждой породы дерева она различна. Чем больше будет происходить увеличение градусов, тем система обогрева будет нагреваться быстрее, а вот вода в трубах или кирпичная кладка сохранит тепло дольше.

Существует разный каменный уголь, в котором присутствует большее или меньшее содержание золы. Так же есть отличия и у разных пород древесины. Например, отличаются они температурой, которая выделяется в процессе горения и составом продуктов, оставшихся после сгорания дров.

Чтобы выбрать качественную и добротную древесину, нужно знать некоторые важные факторы, которые отвечают за лучшее горение дерева. От этих факторов будет зависеть не только качество возгорания костра, но и температура пламени и самого процесса сгорания.

Читайте также  Какой щебень использовать для дренажа?

Факторы, которые способствуют процессу горения:

  • Сорт древесины;
  • Влажность дерева;
  • Количество воздуха, поступающего в топку.

Чтобы дерево хорошо горело, оно должно быть хорошо высушено

Так же породы дерева отличаются: плотностью, структурой, а так же составом смол и его количеством. Все эти факторы прямым образом так же влияют на теплопроводность, характер пламени, температуру воспламенения и сгорания разных пород. Например: тополь загорается высоким и очень ярким пламенем, однако максимальная его температура горения может составлять только 500 градусов Цельсию, а это вовсе не достаточно для обогрева. А вот при сгорании таких пород как: бук, ясень или граб выделяется температура более 1000 градусов, что способствует отличному отоплению.

Жаропроизводительность дров: таблица основных пород

Рассматривая разные породы дерева, в итоге, можно заметить некоторые различия: одни из них очень ярко и отлично горят, при этом ощущается сильное тепло, а другие просто еле-еле тлеют, оставляя за собой практически никакого жара. Дело здесь вовсе не в их сухости или влажности, а в их структуре и составе, а так же строении дерева.

Однако стоит обратить свое внимание и на то, что влажное дерево очень плохо возгорается и горит, при этом остается большое количество золы, что плохо сказывается на дымоходе, они сильно засоряются.

Самая высокая жаропроизводительность у дуба, бука, березы, лиственницы или граба, однако эти породы являются самыми нерентабельными и дорогими. Поэтому их применяют очень редко и то в виде стружки или опилок. Самая низкая теплоотдача – у тополя, ольхи и осины. Существует таблица, в которой указаны основные породы и их жаропроизводительность.

Таблица некоторых основных пород и их теплоотдача:

  • Ясень, бук – 87%;
  • Граб – 85%;
  • Дуб – 75, 70%;
  • Лиственница – 72%;
  • Береза – 68%;
  • Пихта – 63%;
  • Липа – 55%;
  • Сосна – 52%;
  • Осина – 51%;
  • Тополь – 39%.

Хвойные породы имеют низкую температуру горения, поэтому их лучше использовать для загорания открытого огня (костра). Однако древесина сосны загорается очень быстро и способна долго тлеть, так как в ее состав входит огромное количество смол, поэтому эта порода способна длительное время сохранять тепло. Но все же для отопления хвойную породу лучше не использовать, так как при ее сгорании образуется много дымовых газов, которые оседают в виде сажи на дымоходе и его приходится чистить, так как он быстро засоряется.

Полное и неполное сгорание: что выделяется при горении древесины

Гореть может не только дерево, но и его продукты (ДСП, ДВП, МДФ), а так же металл. Однако температура горения у всех продуктов разная. Например: температура горения стали составляет 2000 градусов, алюминиевой фольги – 350, а дерево начинает воспламеняться уже при 120 – 150.

При неполном сгорании продукты горения могут быть использованы повторно

При сгорании древесины в конечном итоге образуется дым, где твердым веществом является сажа. Весь состав продуктов сгорания всецело зависит от составляющих дерева. Древесина в основном состоит из самых главных составляющих: водорода, азота, кислорода и углерода.

Если сгорел 1 кг древесины, то продуктов сгорания в газообразном состоянии выделиться где-то 7,5 – 8,0 м кубических. В дальнейшем они гореть уже не способны, кроме окиси углерода.

Продукты сгорания дерева:

  • Азот;
  • Окись углерода;
  • Углекислый газ;
  • Пары воды;
  • Сернистый газ.

Горение по характеру может быть полным или неполным. Но оба они происходят с образованием дыма. При неполном горении некоторые продукты сгорания еще могут гореть в дальнейшем (сажа, окись углерода, углеводороды). А вот если произошло полное сгорание, то тогда продукты, которые образовались в дальнейшем, гореть не способны (сернистый и углекислый газы, пары воды).

Средняя температура горения дерева (видео)

Горение – это сложный процесс, где в результате выделяется тепло. На сегодняшний день самым актуальным топливом является дерево. От его качества будет зависеть и сам процесс сгорания. Дрова нужно выбирать желательно твердых пород, абсолютно сухие с высокой теплоотдачей, тогда и эффективность обогрева увеличиться.

Какая температура горения дров в печи – породы дерева, какие дрова лучше выбрать ?

Какая температура горения дров в печи – породы дерева, какие дрова лучше выбрать

Дрова являются традиционным видом твердого топлива, которое издавна использовалось в регионах, где есть большое количество доступной древесины. От того, насколько высока температура горения дров в печке, зависит не только скорость прогрева дома, но и эффективность применения топлива, а значит, и размер финансовых затрат. Об основных характеристиках древесины, а также факторах, влияющих на количество в ыделяемой дровами тепловой энергии, и пойдет речь в статье ниже.

Температурный порог горения древесины различных пород

В зависимости от структуры и плотности древесины, а также количества и характеристик смол, зависит температура горения дров, их теплотворность, а также свойства пламени.

Если дерево пористое, то гореть оно будет очень ярко и интенсивно, однако высоких температур горения оно не даст – максимальный показатель составляет 500 ℃. А вот более плотная древесина, как, например, у граба, ясеня или бука, сгорает при температуре около 1000 ℃. Чуть ниже температура горения у березы (около 800 ℃), а также дуба и лиственницы (900 ℃). Если речь идет о таких породах, как ель и сосна, то они загораются примерно при 620-630 ℃.

Использование древесины исходя из ее теплоемкости

При выборе разновидности дров, стоит учитывать соотношение стоимости и теплоемкости той или иной древесины. Как показывает практика, оптимальным вариантом можно считать березовые дрова, у которых эти показатели сбалансированы лучше всего. Если закупать более дорогие дрова, затраты будут менее эффективными.

Для отопления дома твердотопливным котлом не рекомендуют использовать такие виды дерева, как ель, сосна или пихта. Дело в том, что в данном случае температура горения дров в котле будет недостаточно высокой, а на дымовых трубах будет скапливаться много сажи.

Низкие показатели теплоэффективности также и у дров из ольхи, осины, липы и тополя из-за пористой структуры. Кроме того, иногда в процессе горения ольховые и некоторые другие виды дров выстреливают углями. В случае открытой топки печи такие микро взрывы могут привести к пожарам.

Стоит отметить, что какой бы ни была древесина, если она сырая, то горит хуже сухой и сгорает не до конца, оставляя много золы.

Теплоотдача при сгорании дров в печи

Существует прямая взаимосвязь между температурой горения дров в печи и теплоотдачей – чем жарче пламя, тем больше тепла оно выделяет в помещение. На количество генерируемой тепловой энергии влияют различные характеристики дерева. Расчетные величины можно найти в справочной литературе.

Стоит отметить, что все нормативные показатели рассчитывались в идеальных условиях:

  • древесина хорошо просушена;
  • топка печи закрыта;
  • кислород подается четко дозированными порциями для поддержания процесса горения.

Естественно, что в домашней печи создать такие условия невозможно, поэтому тепла будет выделяться меньше, чем показывают расчеты. Поэтому нормативы будут полезны лишь для определения общей динамики и сравнения характеристик.

Что собой представляет процесс горения

Изотермическая реакция, при которой выделяется определенное количество тепловой энергии и называется горением. Эта реакция проходит несколько последовательных стадий.

На первом этапе древесина разогревается внешним источником огня до точки воспламенения. По мере нагрева до 120-150 ℃ древесина превращается в угли, которая способна самовоспламеняться. По достижении температуры в 250-350 ℃ начинают выделяться горючие газы – этот процесс называется пиролизом. Одновременно происходит тление верхнего слоя древесины, которое сопровождается белым или бурым дымом – это смешанные пиролизные газы с водяным паром.

На втором этапе в результате разогрева пиролизные газы загораются светло-желтым пламенем. Оно постепенно распространяется на всю площадь древесины, продолжая нагрев древесины.

Следующая стадия характеризуется воспламенением древесины. Как правило, для этого она должна разогреться до 450-620 ℃. Чтобы дрова воспламенились, необходим внешний источник тепла, который будет достаточно интенсивным для резкого нагрева дерева и ускорения реакции.

Кроме того, на скорость воспламенения дров влияют такие факторы, как:

  • тяга;
  • влажность древесины;
  • сечение и форма дров, а также их количество в одной закладке;
  • структура древесины – рыхлые дрова загораются быстрее, чем плотные;
  • размещение дерева относительно потока воздуха – горизонтально или вертикально.

Проясним некоторые моменты. Поскольку влажное дерево при горении в первую очередь испаряет лишнюю жидкость, то разжигается и сгорает оно намного хуже, чем сухое. Форма также имеет значение – ребристые и зазубренные бревна воспламеняются легче и быстрее, чем гладкие и круглые.

Тяга в дымоходе должна быть достаточной, чтобы обеспечить приток кислорода и рассеять внутри топки тепловую энергию на все находящиеся в ней объекты, но не задуть при этом огонь.

Четвертая стадия термохимической реакции – устойчивый процесс горения, который после вспышки пиролизных газов охватывает все находящееся в топке топливо. Горение проходит две фазы – тление и горение пламенем.

В процессе тления сгорает образовавшийся в результате пиролиза уголь, при этом газы выделяются довольно медленно и не могут воспламениться по причине малой концентрации. В результате конденсирования газов по мере их охлаждения образуется белый дым. Когда древесина тлеет, внутрь постепенно проникает свежий кислород, что приводит к дальнейшему распространению реакции на все остальное топливо. Пламя возникает в результате сгорания пиролизных газов, которые перемещаются вертикально по направлению к выходу.

Пока внутри печи поддерживается необходимая температура, подается кислород и есть не сгоревшее топливо, процесс горения продолжается.

Если такие условия не поддерживаются, то термохимическая реакция переходит в финальную стадию – затухание.

Как определить температуру горения в печи на дровах

Измерение температуры горения дров в камине можно выполнять только пирометром – никакие другие измерительные приборы для этого не годятся.

Если же такого прибора у вас нет, можно визуального определить примерные показатели, исходя из цвета пламени. Так, пламя низкой температуры имеет темно-красную окраску. Желтый огонь свидетельствует о слишком высокой температуре, получаемой с помощью усиления тяги, однако в этом случае большее количество тепла сразу улетучивается сквозь дымовую трубу. Для печи или камина наиболее подходящей будет температура горения, при которой цвет пламени будет желтым, как, например, у сухих березовых дров.

Читайте также  Деревянные перекрытия в доме из керамзитобетонных блоков

Современные печи и твердотопливные котлы, а также камины закрытого типа, оборудованы системой контроля подачи воздуха, чтобы корректировать теплоотдачу и интенсивность горения.

Жаропроизводительность древесины

Помимо значения теплотворности, то есть количества выделяемой тепловой энергии при сгорании топлива, есть еще понятие жаропроизводительности. Это та максимальная температура в печи на дровах, которой может достигать пламя в момент интенсивного горения древесины. Данный показатель также полностью зависит от характеристик древесины.

В частности, если дерево имеет рыхлую и пористую структуру, оно сгорает на довольно низких температурах, образуя светлое высокое пламя, и дает довольно мало тепла. А вот плотная древесина, хоть и гораздо хуже разгорается, даже при слабом и низком пламени дает высокую температуру и большое количество тепловой энергии.

Влажность и интенсивность горения

Если древесина была срублена недавно, то в ней содержится от 45 до 65 % влаги в зависимости от времени года и породы. У таких сырых дров температура горения в камине будет невысокой, поскольку большое количество энергии будет затрачиваться на испарение воды. Следовательно, теплоотдача от сырых дров будет достаточно низкой.

Достигнуть оптимальных показателей температуры в камине и выделения достаточного для прогрева количества тепловой энергии можно несколькими способами:

  • Сжигать за один раз в 2 раза больше топлива, чтобы обогреть дом или приготовить еду. Такой подход чреват существенными материальными затратами и усиленным накоплением сажи и конденсата на стенках дымоотвода и в ходах.
  • Сырые бревна распиливают, колют на небольшие поленья и размещаются под навесом для просушки. Как правило, за 1-1,5 года дрова теряют до 20 % влаги.
  • Дрова можно закупить уже хорошо просушенными. Хотя они несколько дороже, зато теплоотдача от них намного больше.

Стоит отметить, что совершенно непригодна для использования в качестве топлива древесина сырого срубленного тополя и некоторых других пород. Она рыхлая, содержит очень много воды, поэтому при горении дает очень мало тепла.

В то же время, у березовых сырых дров наблюдается достаточно высокая теплотворность. Кроме того, пригодны для использования сырые поленья из граба, ясеня и прочих пород дерева с плотной древесиной.

Как тяга в печке влияет на горение

Если в топку печи поступает недостаточное количество кислорода, то интенсивность и температура горения древесины снижается, а вместе с тем сокращается и ее теплоотдача. Некоторые предпочитают прикрывать поддувало в печке, чтобы продлить время горения одной закладки, однако в результате топливо сгорает с более низким КПД.

Если дрова сжигают в открытом камине, то в таком случае кислород свободно поступает в топку. В данном случае тяга зависит главным образом от характеристик дымовой трубы.

В идеальных условиях формула термохимической реакции выглядит примерно так:

Это значит, что при доступе кислорода происходит сгорание водорода и углерода, что в результате дает тепловую энергию, водяной пар и углекислый газ.

Для максимальной температуры сгорания сухого топлива в топку должно поступать около 130 % кислорода, необходимого для горения. Когда входные заслонки перекрывают, образуется избыток угарных газов, вызванных недостатком кислорода. Такой недожженный углерод улетучивается в дымоход, однако внутри топки падает температура горения и сокращается теплоотдача топлива.

Современные твердотопливные котлы очень часто оборудованы специальными теплоаккумуляторами. Эти устройства накапливают излишнее количество тепловой энергии, выделяемой в процессе горения топлива при условии хорошей тяги и с высоким КПД. Таким способом можно экономить топливо.

В случае с печами на дровах возможностей экономить дрова не так уж и много, поскольку они сразу же отдают тепло в воздух. Сама печка способна сохранять лишь небольшое количество тепла, а вот железная печь и вовсе на такое не способна – из нее лишнее тепло сразу же уходит в трубу.

Так, при увеличении тяги в печи можно добиться усиления интенсивности горения топлива и его теплоотдачи. Однако в таком случае существенно возрастают теплопотери. Если же обеспечить медленное сгорание дров в печи, то их теплоотдача будет меньше, а количество угарного газа – больше.

Обратите внимание, что КПД теплогенератора напрямую влияет на эффективность сжигания дров. Так, твердотопливный котел может похвастаться 80 % эффективности, а печь – всего 40 %, причем имеет значение ее конструкция и материал.

Выводы

Таким образом, наилучшим вариантом с точки зрения экономии средств, а также эффективности сгорания и теплоотдачи, можно считать дрова из березы. Поскольку твердые породы древесины с высокой жаропроизводительностью стоят существенно дороже, они используются в качестве дров намного реже.

Нижний концентрационный предел воспламенения, температуры тления, воспламенения и самовоспламенения взрывоопасных пылей

Дрова являются классическим и самым распространенным вариантом твердого топлива. При сжигании древесины образуется тепловая энергия, которая используется для отопления различных помещений. Эффективность сгорания всецело зависит от температуры горения дров, а вот она в свою очередь зависит от породы древесины, их влажности и условий сжигания. Каждая разновидность древесины может использоваться для выполнения разных целей и задач. Одни используют для приготовления пищи на мангале или печке, другие для обогрева пространства (в камине или буржуйке).

Основные этапы горения древесины

Горение материала древесины может быть представлено в виде двух последовательных стадий. На первом этапе происходит сгорание продуктов разложения в газообразной форме, которое сопровождается образованием яркого пламени.

Вторая стадия этого процесса представляет собой беспламенное догорание образовавшегося на начальном этапе угля.

Определяющее влияние на огнестойкость деревянной конструкции (частного дома, например) оказывает первая из этих стадий, в течение которой создаются оптимальные условия для поддержания распространения горения.

Несмотря на ограниченность по времени этот процесс сопровождается выделением значительного количества тепла.


Какое-то время оба этих процесса протекают практически одновременно, после чего выделение газов прекращается, а гореть продолжает один только уголь. При этом скорость, с которой выгорает основная масса древесного материала здания, определяется следующими факторами:

  • объемный вес всей конструкции;
  • влажность исходного строительного материала;
  • температура окружающей среды;
  • соотношение свободных пространств к объёмам, занимаемым древесиной.

Более плотный по своей структуре древесный материал (дуб, например) сгорает медленнее, чем та же осина, что объясняется различием в их теплопроводности.

При воспламенении древесины с повышенным показателем влажности определённое количество тепла расходуется на испарение влаги. В результате этого на разложение материала тратится меньше тепловой энергии. Естественно, что сухая древесина с учётом всего изложенного сгорает намного быстрее.

Что такое процесс горения?

Горение – это процесс на рубеже физики и химии, заключающийся в преобразовании вещества в последний продукт. При этом в огромном количестве выделяется тепловая энергия. Процесс горения, в основном, сопровождается излучением света, которое называют пламенем. Также в процессе горения выделяется углекислый газ – СО2, излишек которого в непроветриваемом помещении может привести к боли головы, удушью и даже смерти.

Для нормального протекания процесса нужно выполнение ряда обязательных условий.

Самое первое, горение может быть только если есть наличие воздуха. В вакууме процесс загорания нереален.

Второе, если область, в которой происходит горение, не нагрета до температуры возгорания материала, то процесс горения закончится. К примеру, пламя погаснет, если в только что растопленную печь сразу кинуть большое полено, не дав ей нагреться на очень маленьких дровах.

Третье, если субъекты горения сырые и подчеркивают пары жидкости, а скорость горения еще невысокая, процесс также закончится.

Температура горения и способствующие факторы


Температура, достигаемая на первой стадии самовозгорания, заметно превышает тот же показатель для беспламенного периода сгорания продуктов разложения. На начальной стадии тонкий слой угля образуется лишь на поверхности древесины, и он сначала не горит, несмотря на то, что находится в раскалённом состоянии.

Дело в том, что на этом этапе практически весь кислород расходуется на поддержание пламени и имеет ограниченный доступ к другим продуктам сгорания. Уголь начинает разлагаться только с того момента, когда полностью завершается этап пламенного горения.

Температура возгорания древесного материала, обеспечивающая поддержание устойчивого горения, для большинства сортов составляет 250-300 градусов.

Эффективному развитию горения в деревянных конструкциях способствует близкое расположение отдельных элементов, как правило, монтируемых параллельно и с небольшим зазором.

Наглядным примером такого расположения являются стропила и обрешётка кровель. Вследствие этого неизбежен их взаимный разогрев с одновременным усилением воздушной тяги в продольных направлениях.

Всё перечисленное заставляет строителей предпринимать специальные меры защиты древесных сооружений от воздействия открытых очагов огня.

Тление

Тление — режим горения материалов и веществ с образованием после протекания процесса их пиролиза твёрдой карбонизированной фазы с догоранием в газовой среде продуктов её гетерогенного окисления. Материалы, склонные к тлению, обладают особенно высокой и специфической пожарной опасностью. Процесс их горения вначале имеет скрытый период, когда появившийся очаг обнаружить трудно, а иногда невозможно. Однако по прошествию некоторого времени, при изменении обстановки, связанной с изменением концентрации кислорода, давления, размеров очага пожара, тление может перейти к пламенному режиму горения. Например, тление, начавшееся в основании бурта древесных опилок высотой 0,85 м, проникает на поверхность в виде пламенного горения в течение 10 дней.

К тлению склонны, как правило, пористые материалы или материалы в измельчённом состоянии. К ним, в частности относятся материалы растительного происхождения (бумага, целлюлозные опилки, слоистые плиты, латексная, кремнийорганическая и другие резины, натуральные кожи, некоторые композиционные материалы и термореактивные пластики). Плавящиеся материалы, в т. ч. пористые, как правило, не проявляют способность к тлению.

Из практики пожаротушения известно, что материалы, склонные к тлению, крайне трудно поддаются тушению. Это связано с тем, что процесс тления может протекать при низкой (около 2% об.) концентрации кислорода в окружающей среде. Результаты проведённых научных исследований показали, что наиболее эффективными средствами для тушения тлеющих пожаров являются вода и специальные газовые огнетушащие составы. При тушении очага тление объёмным способом наиболее эффективным является использование многокомпонентных составов с плотностью, близкой к плотности воздуха, имеющих более высокие показатели теплопроводности, теплоёмкости и диффузии. Предпочтительным является использование газовых составов, в которых присутствует гелий.

Для эффективного тушения тлеющего пожара в помещении с помощью газовых средств необходимо за счёт подачи огнетушащего состава снизить концентрацию кислорода до 0-5% и удержать такой уровень не менее 1200 с. Время подачи нормативной массы огнетушащего состава для тушения тлеющего пожара должно составлять не менее 300 с.

Лит.: ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения; Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. М., 1979.

Читайте также  Обработка дерева для улицы

Температура костра из дров

Изначально ученые думали, что все горючие материалы содержат в себе особое вещество – «флогистон», мол именно из-за него происходит процесс горения. Однако в XVIII веке химики выяснили, что в действительности нет никакого таинственного элемента, а причиной горения огня является кислород. Опытным путем было доказано, что пламя – это следствие от взаимодействия горючего материала с окислителем.

Прежде чем мы перейдем к температуре горения, важно познакомиться с физикой процесса горения и изучить фазы этого процесса.

Описание процесса горения

Горение – это химическая реакция, при которой крупные молекулы разбиваются на более мелкие, более быстрые молекулы, посредством перестановки связей между атомами. В результате реакции выделяется энергия в виде тепла и света. Пламя – видимый процесс горения воздуха. Огонь появляется в следствии окислительно-восстановительной реакции. Чтобы данная реакция произошла, необходимо наличие 3 основных компонентов:

  • топливо: твердое, жидкое, газообразное (древесина, уголь, нефть, газ и другие);
  • окислитель: кислород;
  • активатор: триггер для старта процесса, например, искра, солнце, спички и тд.

Фазы горения дров

Древесина сама по себе не самовоспламеняется, она должна пройти различные фазы, прежде чем вступить в процесс горения.

Разогрев древесины

Прежде чем дрова загорятся, они должны нагреться от какого-либо источника тепла и достигнуть температуры горения. Как только температурный порог очага преодолевает 150°C, начнется процесс испарения влаги из древесины и постепенное обугливание. Действительно, так называемая сухая древесина всегда содержит от 15 до 20% влаги.

Как только температура достигнет 300 °C – поверхность древесины начнет тлеть и выделять белый дым. Этот дым – это смесь пара от испарившейся влаги, а также компоненты термического разложения.

На этой стадии процесс возгорания еще не начался, поэтому если остановить нагрев, то горение так и не наступит.

Вспышка дымовых газов

На втором этапе выделение газообразных составляющих начинает усиливаться. При достижении критической массы пиролизных газов, происходит вспышка и начинается возгорание. Появляется ярко-желтое пламя на поверхности дров, происходит резкий скачок градусов.

Для достижения этой стадии, необходимо чтобы пиролизные газы нагрелись от 200 до 300 °C. Только при такой температуре возможен старт воспламенения пиролизного газа.

Воспламенение древесины

После возгорания газа – воспламеняется и сама древесина. Как только она достигает температуры от 450 до 650 °C (при помощи внешнего источника тепла), начинает гореть не только поверхность, но и внутренняя часть полена.

Также на скорость воспламенения могут повлиять следующие факторы:

  • Плотность древесины – небольшие и пористые дрова воспламеняются быстрее плотных;
  • Форма дров – массивные полена горят хуже ребристых и зазубренных;
  • Влажность – сырая древесина намного дольше загорается, поскольку требует время на испарение влаги;
  • Кислород – нужен достаточный поток кислорода, чтобы пламя не затухало.

Горение древесины

При соблюдении всех необходимых условий, пламя полностью охватывает всю область древесины и не затухает. Это означает, что воспламенение перешло в стадию горения. У этой стадии есть две фазы – горение пламенем и тление.

  • Горение пламенем длится до тех пор, пока горит пиролизный газ.
  • Тление характеризуется постепенным сгоранием угля, при этом пиролизный газ выделяется настолько медленно, что из-за малой концентрации он не может воспламениться. При тлении дров, кислород способствует дальнейшему распространению реакции на остатки топлива.

Пока в зоне горения будет достаточно кислорода, топлива и концентрации необходимой температуры, эта стадия будет продолжаться.

Именно на фазе горения наблюдаются самые высокие температуры пламени.

Затухание древесины

Как только прекращается поддержка одного из вышеперечисленных условий, процесс переходит в завершающую стадию – затухание.

Температура горения различных видов дров

Разные породы дров сгорают по-разному. От одних не остается практически нечего, лишь горсть пепла, другие же оставляют после себя много углей и золы. Как правило, температура возгорания дерева составляет 200-300 °C.

Породы древесины делятся на два основных семейства в зависимости от их плотности:

  • твёрдые лиственные породы (дуб, бук, ясень, каштан, граб, грецкий орех, фруктовые деревья и т.д.);
  • мягкие лиственные породы (тополь, ива, ольха, береза и т.д.) и хвойные породы (ель, пихта, сосна, лиственница, пихта и др.);

Мягкие лиственные и хвойные породы горят быстрее. Однако если они хранятся неправильно, то быстро разлагаются. Тем не менее, они ценятся за их высокую температуру сгорания, которая повышает эффективность печей и каминов, а также позволяет быстро поднимать температуру в доме.

Твердые лиственные породы горят дольше, выделяемая температура от их сгорания выше. Дрова от таких деревьев используют как в промышленности, так и для топки домашних печей и каминов.

Особенности горения различных видов древесины заключаются в следующем:

  • Ель и сосна имеют одинаковую температуру горения – 620-630°C, пихта – 750°C, однако эти дрова могут стрелять смолой.
  • Лиственница выделяет большую температуру – 860°C, но она также стреляет смолой.
  • Береза часто используется для каминов, так как она имеет неплохую температуру горения – 815°C, а также дает хороший аромат. Горит сравнительно быстро.
  • Бук считается идеальным видом дров, поскольку его температура горения — 1040°C, угли горят почти без искр, кроме того, имеют высокую теплопроводность. Энергетическая/теплотворная способность древесины бука часто приводится в качестве эталона по сравнению с другими видами древесины. Его запах, как правило, очень ценится, именно поэтому копчение продуктов производится в основном на буковой древесине.
  • Дуб имеет множество применений, в основном из-за своих углей. Теплотворная способность почти такая же, как у бука – 850-900°C. Однако дуб оставляет после себя много пепла, поэтому он хорошо подходит для печей, но не для открытых каминов.
  • Ясень, как и бук, имеет максимальную температуру горения — 1040°C. Это идеальные дрова для каминов, так как угли практически не стреляют искрами.
  • Граб, также имеет очень высокую теплотворную способность – 1020 °C. Дает приятное пламя и долго горит.
  • Тополь, ольха, осина выделяют не так много тепла, в районе 470-600 °C, однако их достаточно часто используются в качестве дров.
  • Акация – этот вид древесины горит медленно и имеет среднюю теплотворную способность (700 °C). Данный вид дров быстро сохнет, а когда горит – издает приятное потрескивание.

Цвет огня в зависимости от температуры

В зависимости от цвета пламени – можно определить примерную температуру огня. Хорошим примером будет огонь обычного костра. У самого основания дров, в месте где самая активная реакция – цвет огня белый, либо ярко-желтый. Чуть выше уже начинается оранжевый цвет – знак того, что температура там ниже. В самой вершине пламени – цвет огня ярко-красный. Дальше реакция уже не происходит – виден только дым. Если проще, то у огня есть свой диапазон температур, в котором каждая цветовая гамма говорит о том, сколько градусов в той или иной части костра:

  • слегка видный красный — 500°C;
  • вишнёвый тёмный — 800°C;
  • вишнёвый яркий —1000°C;
  • красно-оранжевый — 1100°C;
  • ярко-оранжевый — 1200°C;
  • белесовато-жёлтый — 1300°C;
  • белый — 1400°C;
  • ярко-белый — 1500°C.

Факторы, влияющие на температуру горения дров

Существует несколько факторов, которые могут повлиять на температуру горения – это влажность и контактная площадь. Понимая степень влияния того или иного фактора, можно добиться наибольшей температуры пламени, путем нехитрых манипуляций с дровами.

Влажность дров

Вся свежая древесина содержит в себе определенное количество влаги. Это может быть: древесный сок, смола, а также вода в стволе, впитанная корнями. Также важно и то, что вода остается и на коре дерева, особенно после недавних осадков. Как правило, в свежесрубленной древесине содержится от 40 до 50% влаги, а некоторые сорта могут достигать отметки до 65% (тропические, прибрежные, болотные и влаголюбивые деревья). Именно поэтому при заготовке дров, а также при производстве пиломатериалов и мебели, древесина проходит длительную сушку, срок которой может достигать несколько лет. Однако и это полностью не избавляет древесину от влаги, остается порядка 15-20% воды, поэтому перед горением можно наблюдать испаряющийся белый пар от дров.

Если разводить костер из свежей древесины, то температура горения будет ниже. Это связано с тем, что около 50% выделяемого тепла будет уходить на испарение влаги. Костер часто издает громкие хлопки и шарящие звуки – это звук, испаряющийся воды внутри древесины. Обязательно стоит учитывать, что дров для костра на природе или в холодное время года понадобится в два раза больше, ведь сырая древесина дольше разгорается и выделяет меньше тепла, нежели сухая.

Для измерения влажности древесины используются специальные влагомеры.

Контактная площадь

Размер древесины может стать препятствием при разведении огня. Ведь чем больше масштаб полена – тем выше требования на просушку и разогрев. В связи с этим большие полена длительное время разгораются не так интенсивно горят.

Чтобы избежать этого, нужно рубить древесину на маленькие кусочки. Это даст ряд преимуществ:

  • Влага быстрее будет испаряться
  • Увеличится приток к местам горения
  • Будет больше выделятся пиролизного газа
  • Повысится общая температура внутри костра.

Именно поэтому важно раскалывать мокрые дрова на маленькие кусочки. Таким образом костер загорится быстрее, пламя будет гореть интенсивней.

Как измеряется температура огня

Без специального оборудования измерить температуру огня невозможно, бытовые приборы для этого не подойдут. Для этого необходимо использовать профессиональный пирометр.

Данный прибор работает бесконтактно. Все что нужно сделать, это просто навести его на открытый огонь, по инфракрасному излучению устройство определит примерную температуру огня. Замер можно проводить с любого расстояния, однако прибор должен видеть замеряемый объект, воздух должен быть прозрачным (т.е. не задымленным).

Как правило, пирометр показывает температуру огня от обычного костра или в камине в диапазоне от 750 до 1200 градусов по Цельсию.

Как измеряется температура углей в мангале

Температуру углей в мангале можно определить с определенной точностью без использования специальных приборов. Все что нужно, это поднести руку на расстоянии примерно 10 см над мангалом.

Количество секунд, которые вы выдержите – будет равняться примерной температуре углей:

  • 1 сек – от 350 °C и выше
  • 2 сек. – в районе 300 °C
  • 3 сек. – около 250 °C
  • 4 сек. – 220 °C
  • 5 сек. – менее 200 °C

Автор статей, эксперт по выживанию и чрезвычайным ситуациям. Имею опыт работы в структурах МЧС. Люблю путешествия с палатками.