Удельная теплота сгорания древесины

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)

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/м 3 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%

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

Вторая группа
по ГОСТ 3243-88: сосна, ольха

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

Температура горения («жаропроизводительность») различных пород дерева (древесины)

Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team

Удельная теплота сгорания топлива и горючих материалов

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 м 3 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/м 3 .

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 36,3·10 6 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)

Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Антрацит 26,8…34,8
Древесные гранулы (пиллеты) 18,5
Дрова сухие 8,4…11
Дрова березовые сухие 12,5
Кокс газовый 26,9
Кокс доменный 30,4
Полукокс 27,3
Порох 3,8
Сланец 4,6…9
Сланцы горючие 5,9…15
Твердое ракетное топливо 4,2…10,5
Торф 16,3
Торф волокнистый 21,8
Торф фрезерный 8,1…10,5
Торфяная крошка 10,8
Уголь бурый 13…25
Уголь бурый (брикеты) 20,2
Уголь бурый (пыль) 25
Уголь донецкий 19,7…24
Уголь древесный 31,5…34,4
Уголь каменный 27
Уголь коксующийся 36,3
Уголь кузнецкий 22,8…25,1
Уголь челябинский 12,8
Уголь экибастузский 16,7
Фрезторф 8,1
Шлак 27,5

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)

Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Ацетон 31,4
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
Бензол 40,6
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 авиационный 42,9
Керосин осветительный (ГОСТ 4753-68) 43,7
Ксилол 43,2
Мазут высокосернистый 39
Мазут малосернистый 40,5
Мазут низкосернистый 41,7
Мазут сернистый 39,6
Метиловый спирт (метанол) 21,1
н-Бутиловый спирт 36,8
Нефть 43,5…46
Нефть метановая 21,5
Толуол 40,9
Уайт-спирит (ГОСТ 313452) 44
Этиленгликоль 13,3
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).

Читайте также  Как сварить ворота на забор?

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов (водород, природный газ, метан)

Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
1-Бутен 45,3
Аммиак 18,6
Ацетилен 48,3
Водород 119,83
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 печей 3
Газ коксовых печей 38,5
Газ сжиженный углеводородный СУГ (пропан-бутан) 43,8
Изобутан 45,6
Метан 50
н-Бутан 45,7
н-Гексан 45,1
н-Пентан 45,4
Попутный газ 40,6…43
Природный газ 41…49
Пропадиен 46,3
Пропан 46,3
Пропилен 45,8
Пропилен, смесь с водородом и окисью углерода (90%-9%-1% по массе) 52
Этан 47,5
Этилен 47,2

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 материалов

Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Бумага 17,6
Дерматин 21,5
Древесина (бруски влажностью 14 %) 13,8
Древесина в штабелях 16,6
Древесина дубовая 19,9
Древесина еловая 20,3
Древесина зеленая 6,3
Древесина сосновая 20,9
Капрон 31,1
Карболитовые изделия 26,9
Картон 16,5
Каучук бутадиенстирольный СКС-30АР 43,9
Каучук натуральный 44,8
Каучук синтетический 40,2
Каучук СКС 43,9
Каучук хлоропреновый 28
Линолеум поливинилхлоридный 14,3
Линолеум поливинилхлоридный двухслойный 17,9
Линолеум поливинилхлоридный на войлочной основе 16,6
Линолеум поливинилхлоридный на теплой основе 17,6
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе 20,3
Линолеум резиновый (релин) 27,2
Парафин твердый 11,2
Пенопласт ПХВ-1 19,5
Пенопласт ФС-7 24,4
Пенопласт ФФ 31,4
Пенополистирол ПСБ-С 41,6
Пенополиуретан 24,3
Плита древесноволокнистая 20,9
Поливинилхлорид (ПВХ) 20,7
Поликарбонат 31
Полипропилен 45,7
Полистирол 39
Полиэтилен высокого давления 47
Полиэтилен низкого давления 46,7
Резина 33,5
Рубероид 29,5
Сажа канальная 28,3
Сено 16,7
Солома 17
Стекло органическое (оргстекло) 27,7
Текстолит 20,9
Толь 16
Тротил 15
Хлопок 17,5
Целлюлоза 16,4
Шерсть и шерстяные волокна 23,1
  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.

Определение удельной теплоты 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.

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.

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/дм 3 , 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.

Читайте также  Раствор для заделки трещин в бетоне

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.

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

Теплотворность древесины – таблица теплоты сгорания дров

Для тех хозяев, что решили отапливать свой дом твердым топливом, предназначен этот материал. Не сразу удается разобраться, каким топливом отапливать дом дешевле, каким комфортнее. Часто хозяева частных домов идут на поводу у консультантов из магазина, торгующего котлами и печами, и покупают то, что посоветовали им в магазине.

Но консультанту из магазина не жить в вашем доме, ему не придется каждый день топить ваш котел и выслушивать жалобы домашних на холод и сырость в помещениях. А потому консультантов можно причислить к лицам заинтересованным и слушать их доводы через раз.

А для себя раз и навсегда уяснить один момент – только хозяин частного дома один «за себя». Все остальные «против него» — шабашники, производители строительных материалов, производители и продавцы котлов и печей, Газпром, РАО ЕЭС и прочая и прочая.

Так что слушать кого бы то ни было нужно аккуратно, лучше читать обширные темы на всеми уважаемых строительных форумах и выбирать оттуда, пусть и по крупице, необходимые знания.

Даже среди флуда и взаимных оскорблений на строительном форуме вам удастся почерпнуть больше практических знаний, нежели из рекламного буклета производителя или из консультаций продавца в магазине.

Одним из таких камней преткновения, который весьма по своему толкуют производители твердотопливных котлов и печей и консультанты в специализированных магазинах и фирмах – это показатель КПД котла или печи.

Некоторые производители заявляют на свои котлы КПД в 85-90 процентов, хотя предлагают топить свои теплогенераторы углем и дровами. Некоторые производители предлагают потребителю котлы с КПД выше 100 процентов, аргументируя это процессами генерации газа из древесины и пиролизным горением.

А некоторые пишут, что в их печах прямого горения дрова горят до 6-8 часов и могут обогреть чуть ли не дворец в 3 этажа и в несколько десятков комнат.

Поверив, потребитель покупает котел или печь с маркировкой 15 квт, надеясь при помощи этого теплогенератора отопить дом площадью 150 квадратных метров. Пускай его дом нормального утеплен, и по СНиП должно хватать 1 квт тепловой мощности печи или котла на 10 кв.м. дома.

Потребитель начинает топить свой котел дровами, но температура в системе отопления не желает подниматься даже до заветных +65С, не то что до +90С. Дрова летят и летят в топку котла, а дом понемногу замерзает. В чем же дело?

Причин такой ситуации может быть несколько, и со временем мы их все разберем. А пока, вот вам самая первая причина.

Производитель «слегка» лукавит, указывая мощность своего котла или печи в 15 квт при топке «идеальными» дровами – дровами с высокой теплотворной способностью.

А, как известно, древесина разных пород имеет разную теплотворную способность. Посмотрите на представленную ниже таблицу теплоты сгорания дров:

Даже если принять как данность, что все породы древесины в дровах будут использоваться при топке одинаковой влажности, то посмотрите, что получается:

  • Бук или дуб почти в 1,5 раза дают больше тепла при топке, чем «слабые» породы дерева – верба, ива и тополь.
  • Хвойные породы, находясь в «середнячках», тем не менее, на 40-50 процентов дают меньше тепла при топке.

Производитель, указав мощность в 15 квт для теплотворности высококалорийных дров, заранее ставит потребителя в невыгодное положение, если тот не имеет возможности такие дрова покупать или заготавливать.

Смотрите на таблицу теплоты сгорания дров и понимайте, что если вы топитесь обрезками тополя или остатками досок от строительства, то ТТ котел или печь вам придется выбирать с номиналом в 1,5 раза выше от того, что написано у производителя.

То есть, для того, чтобы отопить дом в 150 кв.м. тополем или сосновыми дровами, вам придется выбрать котел или печь мощностью в 20-23 квт.

Будут вопросы, задавайте их мне, контакты есть на сайте.

С уважением, Сергей Ивашко.

Еще по этой теме на нашем сайте:

  1. Котел на дровах и угле Viadrus Hercules U22 отзывы и таблица
    Котлы, которые производятся под маркой Viadrus на чешском и словенском заводах, в модификации Hercules мощностью от 11 до 58 квт.

Отопление дома дровами – насколько реально?
Когда встает вопрос о том, как отопить дом в суровую зиму, нормальный человек берет бумагу, карандаш и калькулятор и садится.

Минимальный расход дров в твердотопливном котле – как добиться?
Если мы хотим описать экономичные котлы на твердом топливе, то в первую очередь стоит рассмотреть такой показатель, как расход дров.

Получаем горячую воду от дров — используем двухконтурный твердотопливный котел длительного горения
Отопительное оборудование для загородной недвижимости представлено потребителям в большом ассортименте, одних только твердотопливных котлов, различных по мощности, техническим параметрам и.

3 комментария

Дрова в этой таблице горят так когда они сухие. Не более 25 % влажности. А если дрова куплены с грузовика и сразу в топку — не будет такой теплотворной способности.

Берите не больше 1/2 от того, что представлено в таблице.

Читайте также  Шпатлевка по дереву для внутренних работ

И еще. Смола, деготь от свежих сырых дров — это что-то. Будете 1 раз в неделю чистить дымоход. 🙁

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.

Как видите, разница даже очень существенная, особенно между елью и ольхой. Из этой таблицы видно, что, к примеру, при сжигании одного кубометра еловых дров теплоты будет выделяться меньше, чем при сжигании такого же объема дров из ольхи.

Теплоотдача дерева

ТЕПЛООТДАЧА ДЕРЕВА

На территории Беларуси в качестве топлива для твердотопливных котлов с ручной загрузкой в основном применяются:

— древесина (дрова, отходы деревообработки)

— торф (прессованный в брикетах)

— топливные брикеты (прессованные отходы переработки льна, подсолнечника, опилки)

Остановимся на наиболее привычном топливе — дровах и постараемся дать обобщающую характеристику древесине как топливу для твердотопливных котлов.

Однако, в связи с большим количеством имеющих значение факторов, данный теоретический расчёт может иметь только исключительно обобщающий характер и даёт лишь приблизительные цифры. Точное исследование возможно провести в специализированной лаборатории по проверенным методикам и эти данные будут верны лишь для проверяемого образца.

Состав древесины

Древесинное вещество (тот материал из которого состоят стенки клеток древесины) представляет собой твёрдое вещество без внутриклеточных пустот и полостей со следующим химическим составом — 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/м 3 , что больше плотности воды. Поэтому если бы древесина не имела пустотно-ячеистой структуры, то она бы тонула в воде.

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

Теплотворность древесины

Теплотворность древесины — это количество теплоты, которое выделяется при сгорании древесинного вещества и сопутствующих компонентов (углеводородов — смол и эфирных масел)

При горении древесины часть выделяемой теплоты затрачивается на испарение воды, содержащейся в самой древесине. Т.е. дрова с более высокой влажностью при горении будут давать меньшее количество полезной тепловой энергии. Кроме того при горении образуется водяной пар как продукт реакции углеводородов и кислорода.

Теплотворность древесины разделяют на высшую и низшую.

Высшая (абсолютная) теплотворность древесины — теплотворность древесины называется высшей или абсолютной, если учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения. Данная величина определяется в лабораторных условиях посредством сжигания в калориметре образца с последующей конденсацией водяного пара и приведения продуктов сгорания к начальной температуре.

Данный параметр не представляет особого интереса с практической стороны, поэтому на нём мы не будем останавливаться.

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

Гораздо более практическую ценность представляет низшая теплотворность древесины — это количество теплоты , образующейся при сгорании без учета теплоты конденсации водяного пара.

Параметры связаны по следующей формуле :

Низшая теплотворность = высшая теплотворностьскрытая теплота горения (теплота конденсации водяного пара)

Низшая (рабочая) массовая удельная теплотворность древесины измеряется как количество теплоты, отнесённое к единице массы (Дж/кг, кал/кг или кратные единицы)

Низшая (рабочая) массовая удельная теплотворность древесины зависит от влажности древесины. Чем выше влажность, тем меньше удельная теплотворность древесины.

Низшая (рабочая) объёмная удельная теплотворность древесины измеряется как количество теплоты, отнесённое к единице объёма (Дж/дм 3 , ккал/дм 3 , или в кратных к ним единицах).
Из определения следует, что чем выше плотность древесины, тем выше рабочая удельная теплотворность древесины.

Расчёт удельной рабочей (низшей) теплотворной способности древесины

Массовая рабочая теплотворная способность древесины (МРТС) определяется по формуле Надеждина* и находится в зависимости от влажности дров:

для комнатно-сухой древесины, влажностью 7. 18%
Q(МРТС) = 4600 – 50 x W = 4600 — 50 x (7. 18) = 4250. 3700 ккал/кг
для воздушно-сухой древесины, влажностью 25. 30%
Q(МРТС) = 4370 – 50 x W = 4370 — 50 x (25. 30) = 3120. 2870 ккал/кг
для сплавной древесины, влажностью 50. 70%
Q(МРТС) = 3870 – 45 x W = 3870 – 45 x (50. 70) = 1620. 720 ккал/кг

где W – относительная влажность древесины в процентах,
4600, 4370, 3870 – значения массовой абсолютной (высшей) теплотворности древесины, которые высчитываются индивидуально для каждого образца, исходя из процентного соотношения абсолютно сухого древесного вещества и содержащейся в нём влаги.

Соответственно, для влажности 12%:
Q(МРТС) = 4600 – 50 x 12 = 4000 ккал/кг

Для перевода в Объёмную рабочую теплотворную способность древесины (ОРТС) произведём умножение массовой рабочей теплотворной способности на величину плотности древесины. (таблица плотностей — из «Справочника по массам авиационных материалов» изд. «Машиностроение» Москва 1975г. )

Например для яблони с влажностью 12% — 4000ккал/кг х 0,72 кг/дм 3 (средняя плотность) = 2880 ккал/дм 3

Аналогичным образом можно рассчитать теплотворную способность для низшего и высшего предела плотностей.

На основании данных расчёта была составлена нижеприведённая таблица, которая является обобщённым инструментом для оценки выбранной породы дерева в качестве топлива для твердотопливного котла.

Таблица удельной теплотворности древесины для разных пород дерева при 12% влажности

Абсолютная
(высшая)
теплотворная
способность
древесины
(ккал/кг)

Рабочая
(низшая)
массовая
теплотворная
способность
древесины
(ккал/кг)

Рабочая
(низшая)
объёмная
теплотворная
способность
древесины
(ккал/дм 3 )

Плотность
древесины
(кг/дм 3 )

Предел
плотности
древесины
(кг/дм 3 )