Теплоемкость 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)

Дровяное отопление. Удельная теплота сгорания сухого и влажного дерева. Теплотворность дров. Практическое тепловыделение сухих и влажных дров при печном отоплении. Объемная теплотворность дров. Жаропроизводительность, температура горения дерева (дров)

Теоретически, в идеальных условиях, при сгорании идеально сухого дерева (дров) можно добиться выхода тепла около 20,000 — кДж/кг = 5,5 кВт*часов/кг. Тем не менее, реально достижимые величины тепловыделения для дерева существенно ниже (предполагается 20% влажность дерева) . Живое дерево — не в засуху — имеет влажность около 100% (больше не бывает). Распиленное (не обязательно наколотое) дерево сохнет за 1 год на воздухе до влажности 20% — это и есть «дерево» в понимании различных справочников. При сгорании дров, вся эта влага разогревается до температуры исходящих газов (дыма) и снижает таким образом тепловыделение. Табличка ниже дает представление о тепловыделении влажного и сухого дерева при сгорании: Тепловыделение влажного и сухого дерева при сгорании — теплота сгорания Влажность дерева % Удельная теплота сгорания по объему % Удельная теплота сгорания по весу (массе) % 0 (лабораторные условия) 100 100 20 (сухое) 97 81 50 (недосушенное) 92 62 100 (свежие дрова) 85 42 Приведем практические величины удельной теплоты сгорания для сухого и влажного дерева: Удельная теплота сгорания сухого и влажного дерева. Практическое тепловыделение сухих и влажных дров при печном отоплении. Практические величины удельной теплоты сгорания дров. кВт*час/кг кВт*час/м3 кДж/кг ккал/кг Дерево влажностью более 50% 2,5.- 2600.- 9300.- 2220.- Дерево влажностью менее 20% 4,5.- 2900.- 16300.- 3890.- Вывод: сухие дрова дают больше тепла и их намного легче носить и разжигать в печке 😉 Таблица объёмной теплотворности дров (удельная теплота сгорания объемная) при влажности древесины 20% Порода дерева Объёмная удельная теплотворная способность дров. 1 дм3=1л   ккал/дм3 кДж/дм3 кВт*ч/дм3 Градация теплотворности по ГОСТ 3243-88 Берёза 1389-2240 5816-9379 1,62-2,61 Первая группа по ГОСТ 3243-88: берёза, бук, ясень, граб, ильм, вяз, клён, дуб, лиственница бук 1258-2133 5276-8931 1,46-2,48 ясень 1403-2194 5874-9186 1,63-2,55 граб 1654-2148 6925-8994 1,92-2,5 ильм 1282-2341 5368-9802 1,49-2,72 вяз 1282-2341 5368-9802 1,49-2,72 клён 1503-2277 6293-9534 1,75-2,65 дуб 1538-2429 6400-10170 1,79-2,82 лиственница 1084-2207 4539-9241 1,26-2,57 сосна 1282-2130 5368-8918 1,49-2,48 Вторая группа по ГОСТ 3243-88: сосна, ольха ольха 1122-1744 4698-7302 1,30-2,03 ель 1068-1974 4472-8265 1,24-2,30 Третья группа по ГОСТ 3243-88: ель, кедр, пихта, осина, липа, тополь, ива кедр 1312-2237 5493-9366 1,53-2,60 пихта 1068-1974 4472-8265 1,24-2,30 осина 1002-1729 4195-7239 1,17-2,01 липа 1046-1775 4380-7432 1,22-2,06 тополь 839-1370 3515-5736 0,98-1,59 ива 1128-1840 4723-7704 1,31-2,14 Температура горения («жаропроизводительность») различных пород дерева (древесины) Порода Жаропроизводительность (100%-максимум) Температура горения, max Горный клен 100% 1200°С Бук 87% 1044°С Ясень 87% 1044°С Граб 85% 1020°С Боярышник 82% 984°С Зимний дуб 75% 900°С Лиственница 72% 864°С Вяз 72% 864°С Летний дуб 70% 840°С Береза 68% 816°С Пихта 63% 756°С Акация 59% 708°С Липа 55% 660°С Сосна 52% 624°С Осина 51% 612°С Ольха 46% 552°С Ива 40% 480°С Тополь 39% 468°С

Удельная теплота сгорания дров, теплотворная способность, температура горения

Краткое содержание

Теплотворная способность дров зависит от породы деревьев и их влажности

Дровами мы называем кусочки древесины, используемые в реакциях быстрого окисления кислородом воздуха для получения света и тепла. Огонь разжигаем просто на земле, выехав на пикник. Или в специальных устройствах – мангалах, очагах, котлах, печах, такырах или других.

Дрова бывают разнообразные, количество тепла, полученного от их сжигания, разделенное на массу (объём), называется удельная теплота сгорания печного топлива. Теплотворная способность дров зависит от породы деревьев и их влажности. К тому же полнота сгорания и  коэффициент использования энергии горения зависит и от других факторов. Разные печи, сила тяги, устройство дымохода – всё влияет на результат.

Сущность физического параметра

Энергия измеряется в «джоулях» – количеству работы по перемещению на 1 метр при приложении силы в 1 ньютон в направлении приложения. Или в «калориях» – количестве тепла, нужном для нагрева 1 г воды на 1 ˚С при давлении в 760 мм ртутного столба. Международная калория соответствует 4,1868 Джоуля.

Удельная теплоемкость топлива – количество тепла, получаемого при полном сгорании, разделенное на массу или объем топлива.

Величина непостоянная, так как дрова могут сильно различаться, соответственно, варьирует и этот параметр. В лаборатории удельная теплота измеряется сжиганием в специальных устройствах. Результат верен для конкретного образца, но только для него.

Полная удельная теплота печного топлива измеряется с одновременным охлаждением продуктов горения и конденсацией испаренной воды – чтобы учесть ВСЁ количество полученной энергии.

На практике чаще пользуются рабочая, а не удельная теплота сгорания, без учета всей полученной энергии.

Сущность процесса горения

Если нагревать древесину, то при 120–150 ˚С она становится темного цвета. Это медленное обугливание, превращение в древесный уголь. Доведя температуру до 350–350 ˚С, увидим термическое разложение, почернение с выделением белого или бурого дыма. Нагревая дальше, выделяемые пиролизные газы (СО и летучие углеводороды) загорятся, превратившись в языки пламени. Прогорев какое-то время, количество летучих веществ снизится, и угольки будут продолжать гореть, но уже без пламени. На практике для поджигания и поддержания горения древесина должно разогреться до 450–650 ˚С.

Процесс горения дров

В дальнейшем температура горения печного топлива в топке составляет от приблизительно 500 ˚С (тополь) до 1000 и выше (ясень, бук). Эта величина сильно зависит от тяги, конструкции печи и многих других факторов.

Цвет древесины при горении может изменяться в зависимости от температуры

Зависимость от влажности

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

Показатели теплотворной способности (количество теплоты, выделившееся при полном сгорании 1 кг дров в зависимости от влажности) [ads-mob-1][ads-pc-1]

Снижается и удельная теплота печного топлива, и коэффициент её использования. Причины следующие.

1. Вода в составе снижает количество топлива как такового: при влажности 50% в дровах воды – половина. И гореть она не будет…
2. Часть энергии печного топлива потратится на нагрев и испарение влаги.
3. Мокрая древесина лучше проводит тепло, что мешает прогреть поджигаемую часть полена до температуры возгорания.

 

Свежесрубленная древесина разнится по влажности в зависимости от времени рубки, породы дерева, места произрастания, но в среднем воды в ней около 50%.

Поэтому её и складывают в поленницы под навесом. За время хранения часть влаги испарится. При снижении влажности с 50 до 20% увеличивается удельная теплота сгорания печного топлива приблизительно вдвое.

Зависимость от плотности

Как ни странно, но состав деревьев разных пород похож: 35–46% целлюлозы, 20–28% лигнина + эфиры, смолы, другие вещества. А разница в теплоте сгорания печного топлива обусловлена пористостью, то есть тем, сколько места занимают пустоты. Соответственно, чем плотнее дерево, тем больше теплотворность дров из него. Качественные топливные пеллеты, получаемые просушкой и прессованием древесных отходов имеют плотность 1,1 кг/дм³, то есть выше плотности воды. В которой тонут.

Показатели плотности древесины при влажности 12%

Хозяйственные особенности различных дров

Ниже всего температура при сгорании дров из тополя

Имеет значение форма: чем мельче поленья, тем легче загораются и быстрее сгорают. Понятно, длина зависит и от конструкции: в печи или камине слишком длинные нельзя расположить, концы выпирают наружу. Слишком короткие – лишний труд при распиле или рубке. Температура горения дров зависит от размера влажности, породы дерева, количества подведенного воздуха. Ниже всего температура при сгорании дров из тополя, выше при горении твердых пород: ясеня, горного клена, дуба.

О значении влажности писалось выше. От нее и сильно зависят не только теплоотдача топлива в печи, но и трудозатраты на раскол или распиливание. Легче колется и пилится влажная, свежесрубленная древесина. Впрочем, слишком влажная вязкая, от этого колется плохо. Комлевая часть плотнее, а выкорчеванные пни, участки возле сучков обладают повышенной крепостью. Там слои дерева переплетаются, от этого намного прочнее. Дуб хорошо раскалывается в продольном направлении, что издревле используют бондари. Получение гонты, дранки, колка дров имеет свои секреты.

Еловые дрова

Ель – «стреляющая» порода, оттого нежелательная для использования в каминах или кострах. При нагреве внутренние «пузыри» со смолой вскипают и отбрасывают горящие частицы довольно далеко, что опасно: легко прожечь одежду возле костра. Или может привести к возгоранию возле камина. В закрытой топке печи это неважно. Береза даёт жаркое пламя, это отличные дрова. Но при плохой тяге у неё образуется много смолистых веществ (раньше делали берёзовый деготь), много откладывается сажи. Ольха и осина, напротив, дает мало сажи. Именно из осины, в основном, делают спички.

На практике удобно свежесрубленные дрова сразу распилить и расколоть. Потом сложить под навесами, делая поленницы так, чтобы воздух проходил, просушивая топливо и увеличивая теплоотдачу. Колка дров – трудоемкое занятие, поэтому покупая, обращайте на это внимание. А еще на то, сложенные или насыпью дрова вам привезут.

Во втором случае печное топливо размещается в кузове «рыхлее», и клиент платит частично за воздух. К тому же используемое для обогрева жидкое или газообразное топливо имеет плюс: легко автоматизировать подачу. Дрова требуют много ручной работы. Это всё стоит учитывать при выборе печи или котла для жилища.
[ads-pc-2][ads-mob-2]

Видео: Как выбрать дрова для топки

Главный редактор сайта. Профессиональный печник со стажем 8 лет.

Теплотворная способность дров из разных пород древесины

Статья из белорусской республиканской газеты «Звязда» в переводе на русский язык.

Николай Николаевич Иванов из деревни Зеленец Кореличского района — давний поклонник «Звязды». Издание читает, по его собственному признанию, более 20 лет. И именно в нашей газете заявителю несколько лет назад на глаза попалась информация о том, сколько тепла дает при сжигании древесина различных пород.

— За «точку отсчета» был принят дуб. Так вот, чтобы получить столько же тепла, сколько при сжигании в печи одного кубометра дуба, нужно было взять 1,8 кубометра ели, 1,6 кубометра сосны, 1,2 кубометра березы или ольхи, 2 кубометра осины, — рассказал читатель. — А как с плодовыми деревьями? У меня старый сад, который собираюсь обновлять, конечно, спиленные яблони, груши, вишни пойдут на дрова. А сколько же от них можно получить тепла? А еще от граба?

У заявителя дом общей площадью 49 квадратных метров (бывший колхозный, приватизированный). По словам Николая Николаевича, довольно холодный. Отапливается жилье печкой.

Чтобы дать компетентный ответ на запрос Николая Николаевича, мы вынуждены были обратиться за помощью в Министерство лесного хозяйства. Нам очень помогла главный специалист отдела промышленного производства Галина Рахимбердина, которая оперативно подготовила обстоятельный ответ.

— Дрова из разных пород древесины отдают при сжигании разное количество тепла. Древесина твердолиственных пород обладает наиболее высокой теплоотдачей. К таким породам относятся дуб, бук, граб, ясень, клен. Из них наибольшую теплотворную способность имеет древесина граба. Она выше, чем у дуба. Удельная теплотворная способность при влажности 20% у дуба — 1 538 ккал, у граба — 1 654 ккал. С понижением влажности увеличивается теплотворная способность, а с увеличением — снижается, — рассказала Галина Николаевна. — Дрова из твердолиственных пород обеспечивают стабильную рабочую температуру в топке и высокую удельную теплотворную способность.

Как напомнила далее собеседница, дубовые дрова и дрова из граба трудно колоть, растапливать, но зато они дают древесный уголь, который долго тлеет. Древесина плодовых деревьев (яблонь, груш и других) обладает теплотворной способностью, близкой к древесине твердолиственных пород. Дрова из яблони и груши легко колоть, они хорошо горят, дают много устойчивого жара, приятно пахнут. Лучшими дровами из плодовых деревьев считаются яблоневые, которые известны своим особенно жарким и бездымным горением. Редко встречаются, поскольку рубят обычно только поваленные или предназначенные к вырубке при расчистке территорий деревья.

Вишня относится к породам средней твердости древесины. Вишневые дрова легко колоть, но трудно разжигать, при горении они немного дымят. Дрова из мягколиственных пород (береза, ольха, липа, осина, тополь и другие) из-за невысокой их плотности быстро сгорают, не образуя углей, обладают низкой удельной теплотворной способностью.

— Ваш читатель приводит пример, что для получения определенного количества тепла требуется 1 кубический метр дуба, а для получения такого же количества тепла от елки требуется 1,8 кубометра, 1,6 кубометра — от сосны, 1,2 кубометра — от березы или ольхи , 2 кубометра — от осины. Береза и ольха отнесены к одной группе по теплотворной способности. Это неправильно. При одинаковой влажности древесины в 20% объемный вес в килограммах березы — 670, ольхи — 540; условное топливо в килограммах у березы — 324, ольхи — 261 (другими словами, в одном и том же объеме может быть разный вес, например, литровая банка воды и меда будут весить по-разному). Кроме того, завышены показатели по другим видам древесины, — рассказала далее главный специалист отдела промышленного производства Министерства лесного хозяйства Галина Рахимбердина. — Отвечая на вопрос читателя, сообщаю, что для получения определенного количества тепла требуется 1 кубический метр дуба, а для получения такого же количества тепла от граба — примерно 0,89 кубического метра, от яблони — 1,04 кубического метра, от груши — 1,06 кубического метра, от вишни — 1,07 кубического метра, от березы — 1,1 кубического метра, от ольхи — 1,34 кубического метра, от сосны — 1,35 кубического метра, от осины — 1,44 кубического метра, от ели — 1,5 кубического метра.

Далее специалист напомнила, что теплоотдача дров, кроме плотности древесины, зависит от влажности. Лучшими при сжигании считаются дрова с влажностью 20-25%. Дрова из свежесрубленных деревьев имеют влажность не менее 50%. Чтобы высушить дрова, их надо в течение года держать на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении. Их нужно складывать в кладку дров. Если она находится не под навесом, ее надо прикрыть, например, рубероидом или полиэтиленом. При этом боковые поверхности должны быть открытыми для просушки.

Сергей Расолько. Газета «Звязда», 14 января 2012 года.
Оригинал на белорусском языке: zvyazda.minsk.by/ru/archive/article.php?id=91822

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 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)

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).

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

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.

Температура горения дров. Какие дрова лучше выбрать

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

Содержание:

 

 

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 выделяемой 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.

 

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:

C+2H₂+2O₂=CO₂+2H₂O+Q (тепловая энергия).

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.

 

 

чем топить печь. Полный обзор пород

Лучшие дрова — бесплатные. Но, если за дрова придется платить из своего кармана, то стоит разобраться, из чего выбираешь. Не все породы дерева дают одинаковый результат, и знание нескольких ключевых характеристик поможет вам выбрать правильные дрова для печи или камина.

В первую очередь пройдусь по основным породам, чаще попадающимся у продавцов и в наших лесах. Позволю себе только одно отступление: разные виды дров отличаются в цене не более 25%, так как расходы на вырубку, распил, доставку остаются неизменными. При этом содержание условных «калорий» в дешевой осине, сосне, тополе может быть ниже на 50% от дорогого ясеня и граба. В итоге заплатите вы гораздо больше…

Из какого дерева дрова лучше?

Почему одни породы деревьев предпочтительнее на дрова, чем другие? В основе два фактора: плотность и содержание воды. Чем плотнее и суше дрова, тем лучше они будут гореть и тем больше тепла они могут производить. Лиственные породы эффективнее хвойных, так как обладают большей плотностью и горят дольше и жарче. Хвойные породы горят быстро, смолят и чадят, зато хорошо подходят для быстрой распалки.

Бук

Показатели жаропроизводительности, температуры горения и основные характеристики проще показать в виде таблицы. Чем лучше дрова, тем выше дерево в списке.

Порода	Характеристики	Теплота сгорания кВт•ч/кг	Т. горения С
Ясень	Отлично разгорается, горит стабильно, чисто и жарко даже свежесрубленый. Не дымит и почти не искрит. Запах при горении нейтральный. Низкая влажность, готов через 6 месяцев просушивания. 3,5 складометра дров из ясеня примерно соответствуют 6301 кВт/ч электроэнергии, 890 л пропана или 586 кубометров природного газа.	4,1	1044
Бук	Хорошо горит, но искрит и плюется. Требует более длительной просушки (до 15% влажности сохнет 3 года в естественных условиях).	5,5	1040
Граб	Плотная волокнистая древесина. Тяжело разгорается, но горит жарко и медленно, производя много угля. Один из лучших вариантов для зимнего отопления.	4,2	1020
Дуб	Медленно растущее дерево, поэтому обладает высокой плотностью. Хороший выбор для поддержания огня ночью в смеси с быстро горящим деревом (береза и акация хороший компаньон). Рекомендуют выдерживать дубовые дрова не менее двух лет — очень медленно усыхает. Источает кисловатый уксусный запах во время горения, для барбекю не годится.	5,5	900
Береза	Горит жарко и сравнительно быстро, в зависимости от разновидности отличается по теплоемкости и плотности. Береста отлично подходит на распалку, но имеет пористый внутренний слой, долго задерживающий в себе влагу, поэтому березовые дрова желательно колоть для равномерной просушки. Лучше смешивать их с более плотными породами.	4,3	816
Акация	Даже свежесрубленные дрова отлично горят. Обычно дрова из акации ставятся вровень с березовыми. Много жара, без проблем разгораются, очень приятно пахнут. На личном опыте доволен акацией на все 100%.	4,3	708
Клен	Плотность средняя, но хорошо высушенный клен почти не уступает ясеню, горит ровно и долго. Дымит минимально, не искрит, хорошо колется, приятно пахнет. Сжечь лучше в сезон сруба, склонен к гниению из-за высокого содержания сахаров.	4,3	700
Липа	Близка к сосновым дровам по основным показателям, но не имеет недостатков виде смолы и едкого запаха.	4,2	660
Сосна	Сосна горит легко, ярко и быстро. Не успеваешь подбрасывать. Очень смолит, как и большинство хвойных. Источает едкий дым во время горения и тления. Годится на легкую распалку, но в качестве основных дров сосновые очень не выгодны. Пилить сосну тоже не очень приятно — цепь будет вся в смоле (все будет в смоле).	4,4	624
Осина	Есть такая легенда у банщиков, что осиновые дрова разрыхляют нагар на стенках печей и остается только почистить сажетруски. Горит легко и быстро, угля почти не оставляет. Теплоотдача низкая.	4,1	612
Ольха	Те же слухи про очистку печи, что и про осиновые дрова. Не смолят, на отопление они слабоваты, а вот для бани хороши. Применяются для копчения.	4,0	552
Тополь	Тополь не годится на основные зимние дрова, так как мгновенно сгорает. Но в этом его преимущество, если нужна быстрая растопка или на пару часов посидеть у камина осенним наездом на дачу. Хорошо горит даже крупными поленьями, очень пористая и легкая древесина. В некоторых исследованиях теплотворная способность тополя равна 5,3 кВт/ч э.эн (скорее всего, это не так).	4,0	468
Орех	Хорошо просушенный грецкий орех сопоставим с сосной по времени горения. Горит легко и чисто, не дымит.	4,2	600
Фруктовые	Вишня, яблоко, груша, абрикос — горят с хорошим тепловыделением, приятно пахнут и не дымят. Необходима хорошая просушка не менее 6 месяцев до отопительного сезона. Лучшие дрова для барбекю и копчения.	н/д	н/д

В разных источниках данные по теплотворности отличаются, подаются то в мегаджоулях, то в калориях. Приличных справочников найти не удалось. Показатель тепловой энергии (BTU) для 50-ти пород есть здесь.

К слову, на американском форуме добытчиков кленового сиропа красной строкой проходит одна мысль:

Различия между теплотворностью разных дров справедливы только в одинаковых лабораторных условиях, и лучше ориентироваться на доступность дерева и качество просушки. В общем сожгите то, что есть, только убедитесь, что оно сухое. Их эксперименты с автоматическими печами показывают разницу в заправке топки не более двух минут между мягкими и твердыми дровами. Разница существенна только в скорости разжигания.

Я предполагаю, что это недалеко от истины.

Хорошие дрова. Это как?

Чтобы любое дерево горело чисто, эффективно и безопасно, оно должно соответствовать нескольким критериям, которые не всегда зависят от породы.

Качественные дрова:

• Сухие;
• Чистые;
• Около 12 см в диаметре;
• Примерно одинаковые по длине и толщине;
• Из твердых лиственных пород.

Даже дрова из железного дерева могут быть очень плохими, если они сырые. Большая часть энергии уйдет на испарение влаги и выделение вонючего ядовитого креозота. Или на горение смолы:

Сосна на просушке

Определить, достаточно ли сухое дерево, можно на глаз, несколькими способами:

• Трещины на срезе бревен могут указывать на сухость, но это не самый надежный показатель. Некоторые породы могут иметь трещины даже при высокой влажности, и не иметь их на сухих дровах.
• Дерево имеет тенденцию темнеть при высыхании: от белого/кремового до разных оттенков серого и даже желтого. У акации я заметил так же обратную тенденцию — свежий спил был желто-зеленым, через 3 месяца все дрова «полиняли» до светло-серого.
• Стук «палочка по палочке» будет «пустым» и звонким, влажные дрова звучат глухо, «наполненно», «тупо».
• Сухое дерево весит намного меньше влажного.
• Кора крепко держится — дрова сырые.
• Свежий спил может быть влажным на ощупь и иметь насыщенный запах.
• Достаточно поджечь небольшую щепу. Сухое дерево легко воспламеняется, мокрое шипит, дымит, воняет и очень плохо поддается распалке.
• По влагометру влажность дров должна быть в пределах 15-20%, что вполне достижимо, если вы начнете заготовку не позже полугода до отопительного сезона.

P.S. Вопрос с дровами стал актуален довольно неожиданно — дочь с мужем переехала в частный дом из однушки-новостройки. Дому около 50-ти лет, до 1994 года отапливался печью-грубой, довольно необычной конструкции (на мой профанский взгляд городского жителя). Дети решили печь подмарафетить и установить в нее водяной котел, чтобы топка дровами была более эффективной. Так что «дровяной вопрос» будет еще не раз подниматься, так же как и «печной». Опыт использования уже есть, будет чем поделиться.

Поделиться с друзьями

Похожее

Похожие записи

Теплотворная способность топлива в таблицах: дрова, уголь, пеллеты

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

Если рассматривать топливо с позиции его агрегатного состояния, то структуру вещества по степени горючести можно разделить на две составляющие. К горючей части относятся такие химические элементы, как водород и углерод, представляющие в целом углеводородную смесь, а также сера. В составе негорючей составляющей присутствуют вода, минеральные соли и следующие элементы: кислород, азот и ряд металлов.

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

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

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

Для нефтяных веществ ТСТ высчитывается по следующим формулам:

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

Q_Н = Q_В – 2512 ω(Н₂О),

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

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

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

• дрова и уголь;
• пеллеты и брикеты.

Рассмотрим каждый тип по отдельности.

Дрова

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

Для удобства загрузки в топку древесный материал разрезают на отдельные элементы длиной до 30 см. Чтобы повысить эффективность от их использования, дрова должны быть максимально сухими, а процесс горения – относительно медленным. По многим параметрам для отопления помещений подходят дрова из таких лиственных пород, как дуб и береза, лещина и ясень, боярышник. Из-за высокого содержания смолы, повышенной скорости горения и низкой теплотворности хвойные деревья в этом плане значительно уступают.

Следует понимать, что на величину показателя теплотворности влияет плотность древесины.

Дрова (естественная сушка)	Теплотворная способность кВт⋅ч/кг	Теплотворная способность мега Дж/кг
Грабовые	4,2	15
Буковые	4,2	15
Ясеневые	4,2	15
Дубовые	4,2	15
Березовые	4,2	15
Из лиственницы	4,3	15,5
Сосновые	4,3	15,5
Еловые	4,3	15,5

Уголь

Это природный материал растительного происхождения, добываемый из осадочной породы.

В таком виде твердого топлива содержатся углерод и прочие химические элементы. Существует деление материала на типы в зависимости от его возраста. Самым молодым считается бурый уголь, за ним идет каменный, а старше всех остальных типов – антрацит. Возрастом горючего вещества определяется и его влажность, которая в большей степени присутствует в молодом материале.

В процессе горения угля происходит загрязнение окружающей среды, а на колосниках котла образуется шлак, создающий в определенной мере препятствие для нормального горения. Наличие серы в материале также является неблагоприятным для атмосферы фактором, поскольку в воздушном пространстве этот элемент преобразуется в серную кислоту.

Однако потребители не должны опасаться за свое здоровье. Производители этого материала, заботясь о частных клиентах, стремятся уменьшить содержание в нем серы. Теплота сгорания угля может отличаться даже в пределах одного типа. Разница зависит от характеристик подвида и содержания в нем минеральных веществ, а также географии добычи. В качестве твердого топлива встречается не только чистый уголь, но и низкообогащенный угольный шлак, прессованный в брикеты.

Вид угля	Удельная теплота сгорания материала
	кДж/кг	ккал/кг
Бурый	14 700	3 500
Каменный	29 300	7 000
Антрацит	31 000	7 400

Пеллеты

Пеллетами (топливными гранулами) называется твердое топливо, созданное промышленным путем из древесных и растительных отходов: стружки, коры, картона, соломы.

Измельченное до состояния трухи сырье высушивается и засыпается в гранулятор, откуда уже выходит в виде гранул определенной формы. Для добавления массе вязкости применяют растительный полимер – лигнин. Сложность производственного процесса и высокий спрос формируют стоимость пеллетов. Материал используется в специально обустроенных котлах.

Разновидности топлива определяются в зависимости от того, из какого материала они переработаны:

• кругляка деревьев любых пород;
• соломы;
• торфа;
• подсолнечной шелухи.

Среди преимуществ, которыми обладают топливные гранулы, стоит отметить следующие качества:

• экологичность;
• неспособность к деформации и устойчивость к грибку;
• удобство хранения даже под открытым небом;
• равномерность и длительность горения;
• относительно невысокая стоимость;
• возможность использования для различных отопительных устройств;
• подходящий размер гранул для автоматической загрузки в специально обустроенный котел.

Вид топлива	Тепловая способность, ккал/кг
Пеллеты	4500
Дрова	2500
Уголь древесный	7500
Каменный уголь	7400
Мазут	9800
ДТ	10200
Природный газ	8300

Брикеты

Брикетами называется твердое топливо, во многом сходное с пеллетами. Для их изготовления используются идентичные материалы: щепа, стружка, торф, шелуха и солома. Во время производственного процесса сырье измельчается и за счет сжатия формируется в брикеты. Этот материал также относится к экологически чистому топливу. Его удобно хранить даже на открытом воздухе. Плавное, равномерное и медленное горение этого топлива можно наблюдать как в каминах и печах, так и в отопительных котлах.

Рассмотренные выше разновидности экологичного твердого топлива являются хорошей альтернативой получения тепла. В сравнении с ископаемыми источниками тепловой энергии, неблаготворно воздействующими при горении на окружающую среду и являющимися, кроме того, не возобновляемыми, альтернативное топливо имеет явные преимущества и относительно невысокую стоимость, что немаловажно для потребителей некоторых категорий.

В то же время пожароопасность таких видов топлива значительно выше. Поэтому требуется предпринять некоторые меры безопасности относительно их хранения и использования огнестойких материалов для стен.

Жидкое и газообразное топливо

Что касается жидких и газообразных горючих веществ, то ситуация здесь следующая:

Топливо	q
	МДж/кг	ккал/кг
Жидкое
Бензин	44-47	10500-11200
Дизельное автотракторное	42,7	10 200
Керосин	44-46	10 500-11 000
Нефть	43,5-46	10 400-11000
Спирт	27,0	6450
Топливо для РЖД (керосин+жидкий кислород)	9,2	2200
Топливо для реактивных двигателей самолетов (ТС-1)	42,9	10 250
Газообразное
Ацетилен	48,1	11 500
Водород	120	28 600
Газ природный	41-49	9800-11700
Метан	50,0	11950
Окись углерода (II)	10,1	2420

Похожие статьи:

Сколько тепловой энергии в дровах?

Перед лицом исторически суровой зимней погоды цены на топливо для отопления достигли рекордно высокого уровня из-за нехватки многих традиционно обильных запасов топлива. Древесина для обогрева может быть для некоторых домовладельцев практичной альтернативой ископаемому топливу.

Хотя глубокий снег и очень холодные зимние температуры могут отпугнуть многих людей от приобретения дров в этом сезоне, древесина является альтернативным источником топлива для отопления, который стоит рассмотреть. Повышенная эффективность как внутренних, так и наружных дровяных горелок в сочетании с ростом цен на ископаемое топливо делает древесину более привлекательным источником топлива для отопления, чем это было за многие годы.

Трудно дать точную оценку тепловой энергии древесины. Проблему оценки теплоты сгорания дров усложняют разные породы, но в основном проблемы возникают из-за разницы в содержании влаги. Свежепиленная древесина, большая часть которой растет внутри ячеек, может содержать до 60 процентов или более влаги по весу. Эту свежесрубленную древесину обычно называют «зеленой древесиной». Прежде чем древесина начнет выделять тепло, эту внутреннюю воду необходимо выпарить или выпарить.При сжигании зеленой древесины энергия древесины используется для производства тепла, так как при превращении воды в пар или пар используется энергия.

Древесина, используемая в качестве топлива, должна быть высушена на воздухе или «выдержана» до тех пор, пока ее внутренний уровень влажности не станет примерно 20 процентов или меньше. Обычно расколотая зеленая древесина высыхает до этого более благоприятного уровня влажности, если штабелировать их таким образом, чтобы наружный воздух мог циркулировать вокруг штабелей хотя бы в течение одного полного летнего сезона. Некоторым породам древесины потребуется больше времени для высыхания, чем другим.Красный дуб, например, медленно сохнет на воздухе из-за сложной внутренней структуры ячеек.

Лучший способ сравнить относительную теплотворную способность различных видов топлива — это разбить их на единицы тепла или БТЕ. Стандартный шнур из хорошо выдержанной твердой древесины (штабель древесины 4х 4х 8 футов или 128 кубических футов) содержит около 20 миллионов БТЕ. Для сравнения, это более или менее эквивалентно теплоте сгорания 145 галлонов мазута № 2 или 215 галлонов сжиженного нефтяного газа.

Michigan State University Extension предлагает, чтобы люди исследовали плюсы и минусы сжигания древесины, прежде чем слишком увлекаться переходом с вашего текущего топлива тепловой энергии.Современные жидкотопливные и газовые горелки в среднем более эффективны, чем дровяные горелки, поэтому экономия при переходе на древесину может быть не такой большой, как может показаться. Местное зонирование может ограничивать дровяные горелки (ограничения обычно применяются к уличным горелкам), а также некоторых страховых компаний; поэтому домовладельцам рекомендуется изучить это, прежде чем начинать какие-либо изменения.

Если домовладельцу посчастливилось владеть или иметь доступ к лесному участку для заготовки дров, у него есть преимущество перед теми, кто этого не делает. Не забудьте получить разрешение перед входом в любую собственность для вывоза древесины.Мичиганский DNR в этом году выдает разрешения на дрова на дрова в связи с экстремальной погодной ситуацией, в которой мы сейчас живем. Для получения дополнительной информации о получении разрешений на использование топливной древесины для земель, находящихся в государственной собственности, или помощи в поиске местного источника древесины посетите их веб-страницу «Персональное разрешение на использование топливной древесины».

Вы нашли эту статью полезной?

Расскажите, пожалуйста, почему

Представлять на рассмотрение

Нагревательные свойства дров по породам деревьев

Производительность дров может быть разной для разных пород.Тип дерева, которое вы используете для сжигания, может сильно различаться по теплосодержанию, характеристикам горения и общему качеству. Я создал таблицу, в которой представлены несколько важных характеристик горения для многих видов, используемых в Северной Америке. На диаграмме каждый вид деревьев ранжируется по его плотности, что является хорошим показателем общей эффективности отопления.

Характеристики древесины, влияющие на качество нагрева и зажигания

Плотность древесины — плотность — это количество места, которое занимает объем или масса дров.Чем плотнее древесина, тем меньше места занимает ее заданная масса и тем больше весит конкретный объем дров. Например, гикори примерно в два раза плотнее осины, поэтому кубический фут гикори весит примерно 50 фунтов, а кубический фут осины весит всего около 25 фунтов.

Green Vs. Dry Wood — Дрова должны быть высушены (выдержаны) до содержания влаги от 10% до 20% для наилучшего горения. Большая часть энергии, вырабатываемой при сжигании зеленых дров, фактически идет на испарение воды, содержащейся в древесине.Зеленые дрова выделяют только около 40% энергии сухих дров. Чтобы дрова вырабатывались максимально тепло, их следует сначала приправить, разрезав на короткие болты. Перед сжиганием расколите эти болты и сложите их в сухом, хорошо проветриваемом помещении не менее шести месяцев.

Доступное тепло по породам древесины — Доступное тепло — это мера тепла, выделяемого при сжигании древесины, и измеряется в миллионах британских тепловых единиц. Деревья лиственных пород выделяют больше энергии в БТЕ, чем сопоставимый объем древесины хвойных пород, потому что они более плотные.Следует отметить, что эфирные масла в некоторых хвойных породах могут увеличивать тепловыделение некоторых пород, но только на короткое время.

Легкость раскалывания — Древесину с прямой текстурой расколоть легче, чем древесину с более плотной и сложной структурой. Сучки, ветки и другие дефекты также могут увеличить сложность колки дров. Помните, что сухую древесину, как правило, расколоть легче, чем зеленую.

Легкость розжига дров — Воспламеняемость — важный фактор, влияющий на древесину.Древесину низкой плотности легче осветлить, чем более плотную древесину. Древесина с более высоким содержанием летучих химикатов в своей структуре, например хвойные, воспламеняется и горит легче, чем древесина с менее летучими химическими веществами. Эти дрова следует использовать для разжигания огня там, где сухие плотные дрова будут обеспечивать тепло.

Определения терминов карт

• Плотность — сухой вес древесины на единицу объема. Более плотная или тяжелая древесина содержит больше тепла на единицу объема. Обратите внимание, что гикори занимает первое место в списке.
• Вес зеленого — вес в фунтах корда свежесрезанной древесины перед сушкой.
• mmBTUs — миллион британских тепловых единиц. Фактическое доступное тепло древесины измеряется в БТЕ.
• Уголь — древесина, из которой образуются долговечные угли, хорошо использовать в дровяных печах, потому что они позволяют эффективно переносить огонь в течение более длительного периода времени.

Таблица значений нагрева древесины

Общее название	Плотность-фунты / куб.футы	фунтов / cd. (зеленый)	миллионов БТЕ / кд.	Уголь
Гикори	50	4 327	27,7	хорошо
Осейдж оранжевый	50	5,120	32,9	отлично
Черная акация	44	4 616	27,9	отлично
Дуб белый	44	5 573	29.1	отлично
Дуб красный	41	4 888	24,6	отлично
Ясень белый	40	3 952	24,2	хорошо
Клен сахарный	42	4 685	25,5	отлично
вяз	35	4 456	20,0	отлично
Бук	41	NA	27.5	отлично
Береза ​​желтая	42	4 312	20,8	хорошо
Орех черный	35	4,584	22,2	хорошо
Явор	34	5 096	19,5	хорошо
Клен серебристый	32	3 904	19,0	отлично
Болиголов	27	NA	19.3	плохо
Вишня	33	3 696	20,4	отлично
Хлопок	27	4,640	15,8	хорошо
Ива	35	4,320	17,6	плохо
Осина	25	NA	18,2	хорошо
липа	25	4 404	13.8	плохо
Сосна белая	23	NA	15,9	плохо
Сосна Пондероза		3 600	16,2	ярмарка
Красный кедр восточный	31	2 950	18,2	плохо

БТЕ дров — таблица и информация

Этот пост может содержать партнерские ссылки, поэтому я зарабатываю комиссию.

Термин БТЕ дров используется для описания энергии топлива (дров).

Большинство людей сжигают дрова по одной причине …. тепло .

Итак, есть смысл сжигать дрова, которые генерируют высокие БТЕ, чтобы в вашем доме оставалось как можно больше тепла.

БТЕ особенно важны в те холодные зимние ночи, когда наружная температура может опускаться до отрицательных цифр, и вам нужно все тепло, которое вы можете получить от дровяной печи.

БТЕ или британская тепловая единица — это количество энергии, необходимое для нагрева одного фунта жидкой воды на один градус Фаренгейта.

Чтобы получить максимальную энергию от дров, дрова должны быть выдержаны.

Выдержанные дрова имеют влажность 20% .

Приправка дров требует времени. Хорошее практическое правило — рубить дрова в этом году, чтобы использовать их в следующем году.

Продолжайте ротацию, и у вас всегда будет хорошая, сухая, выдержанная древесина для сжигания.

На рисунке ниже показан хороший пример сухих, выдержанных дров .

Обратите внимание, как древесина выглядит серого цвета с трещинами, образующимися на концах расколотых бревен?

Эти выдержанные дрова готовы к горению и обеспечат вам гораздо более приятный опыт сжигания дров и увеличат количество БТЕ дров.

Приправленные дрова

Горящая зеленая древесина снижает БТЕ, генерируемую огнем.

Когда горит зеленая древесина, энергия, создаваемая огнем, используется для испарения влаги, в результате чего теряется тепло.

Если вы уже сжигали дрова раньше, скорее всего, вы слышали шипящий звук, исходящий от горящего бревна .

На самом деле, если вы посмотрите на концы бревна после того, как оно было на огне в течение нескольких минут, вы даже можете увидеть, как влага выходит из срезанных концов.

Это хороший пример потраченного впустую тепла и необработанных дров .

Зеленая древесина также имеет свойство дымиться и тлеть, создавая возможность креозота образовываться в дымоходе.

Креозот прилипнет к стенкам дымохода и может воспламениться, что приведет к возгоранию дымохода.

Общие измерения дров

Шнур дров имеет размер 128 кубических футов.

Обычно дрова разрезаются на части по 16 дюймов и плотно укладываются в три ряда, 4 фута в высоту и 8 футов в длину, всего 128 кубических футов.

В зависимости от того, где вы живете, количество имеющихся у вас дров можно называть разными именами.

Например, трос дров обычно состоит из одного ряда дров, уложенных друг на друга высотой 4 фута и длиной 8 футов .

Это по сути 1/3 полного шнура дров.

Единственная проблема с такими терминами, как рик и лицевой шнур, заключается в том, что длина дров может варьироваться, что в конечном итоге изменяет общее количество кубических футов в штабеле дров.

Хотя это не большая проблема, это то, что вы должны учитывать, покупая дрова с лицевым шнуром, а не с покупкой с полным шнуром.

Настоящий полный шнур должен иметь размер 128 кубических футов независимо от поставщика, у которого вы его покупаете, по сравнению с лицевым шнуром, размер которого может быть другим.

Диаграмма BTU для дров

Хорошо, теперь, когда мы определили разницу между закаленными дровами и несушенными дровами, а также разницу между полным шнуром и лицевым шнуром, давайте посмотрим на количество БТЕ, генерируемых дровами определенного типа.

В следующей таблице показаны БТЕ, полученные от различных видов популярных дров.

Как видите, есть много разных пород дров на выбор.

Не все из перечисленных выше вариантов будут вам доступны, поскольку некоторые деревья растут только в определенных частях страны .

Тем не менее, эта диаграмма BTU дров может быть очень полезной, потому что она дает вам представление о том, как различные типы дров сравниваются друг с другом.

Вообще говоря, древесина твердых пород намного более плотная и выделяет больше тепла, чем древесина мягких пород.

Древесина лиственных пород обладает отличными углекислотными свойствами и хорошо подходит для ночного костра, когда вам нужно оставить в топке достаточно углей, чтобы легко разжечь огонь на следующее утро.

С другой стороны, хвойные породы легче загораются, чем твёрдые твёрдые породы, но не горят так долго.

Иногда это может сбивать с толку, потому что не все лиственные и хвойные породы одинаковы.

Некоторые лиственные породы на самом деле «мягче» или имеют меньший вес дров, чем высококачественные хвойные породы, поэтому утверждение, что все лиственные породы лучше всех хвойных пород, просто не соответствует действительности.

Например, бальза считается твердой древесиной, но на самом деле она очень мягкая и самая мягкая из всех коммерческих лиственных пород.

Из пихты Дугласа получаются отличные дрова, и в некоторых регионах это один из лучших доступных вариантов дров, но технически это хвойная древесина.

Общий — Дрова

БТЕ

В конце концов, когда я рублю свои собственные дрова, я обычно не слишком зацикливаюсь на точном количестве БТЕ, которое создает конкретный тип дров.

Пока это кусок дерева хорошего качества, несколько БТЕ дров здесь и там действительно не будут иметь большого значения.

Самое большое отличие сухих дров от влажных.

Сделайте себе одолжение — имейте под рукой достаточно сухих дров на всю зиму .

Однако, если вы собираетесь покупать дрова у кого-то другого, почему бы не купить самые лучшие дрова, особенно если они все по той же цене?

Вот совет, которому я научился, совершая множество ошибок за лет.

Если вы считаете, что у вас достаточно древесины, чтобы ее хватило на весь отопительный сезон, вырежьте еще 25 процентов дров и дайте им приправиться в течение всего лета.

Имея дополнительно 25 процентов сухих дров, вам не придется беспокоиться о том, что дрова не закончатся из-за исключительно холодной зимы.

Плюс, если вам не нужно сжигать эти дополнительные 25 процентов дров, они все равно будут доступны в следующем году.

Информация об энергоэффективности от Logwise Firewood в Йоркшире

Мягкие породы древесины горят легче всего, во-первых, из-за их более низкой плотности, а во-вторых, потому, что содержащиеся в них смолы повышают теплотворную способность древесины. Из-за этих смол выделяемое тепло увеличивается на целых десять или двадцать процентов в мягких породах древесины, таких как сосна.Масла и камеди лиственных пород также влияют на теплотворную способность этих пород древесины.

Чем тяжелее древесина в сухом состоянии, тем выше ее теплотворная способность. Зеленая древесина имеет гораздо более низкую теплопроизводительность, чем сухая древесина, потому что часть тепла древесины расходуется на отвод влаги. Двадцатипроцентная потеря тепла при сжигании влажной или «зеленой» древесины представляет собой одну дополнительную нагрузку на каждые пять сожженных грузов.

Древесина должна быть как можно более сухой. Древесина, хотя и «сухая», тем не менее впитывает влагу из атмосферы и повышает ее влажность.Мокрая древесина только создает много дыма и дает меньше полезного тепла.

Кора слишком горит, но при сгорании в ней намного выше содержание золы, чем в лиственной древесине — до десяти процентов по сравнению с менее чем одним процентом как для твердых, так и для мягких пород древесины.

В то время как плотность древесины может заметно варьироваться от вида к виду, теплотворная способность на единицу веса примерно такая же, но немного выше для хвойных пород. Потенциальная тепловая мощность многих твердых пород древесины составляет около 19-20 000 кДж / кг; показатель для древесины хвойных пород составляет около 21-22 000 кДж / кг.

Поскольку плотность древесины мягких пород примерно вдвое меньше плотности древесины твердых пород, потребуется почти вдвое больший объем древесины, чтобы обеспечить примерно такое же количество тепла.

При сжигании дров недостаточно просто получить горение — сжигание дров в топке или камине — это больше, чем поджигание спички. Важно эффективно получать энергию из древесины.

При горении древесины происходят многочисленные изменения. Древесина сначала сушится, затем при более высоких температурах происходит улетучивание некоторых компонентов; они горят, выделяя углекислый газ и воду, и выделяют большую часть тепла от огня.Образуется немного золы. Если сгорание неполное, также может образоваться окись углерода. Образуется древесный уголь, который также сжигается и обеспечивает остальную часть тепла, выделяемого при сгорании. Камеди, масла и смолы легко горят и помогают поддерживать огонь.

Отводимые газы имеют высокую температуру воспламенения, обычно значительно выше 500 ° C, поэтому температура огня должна поддерживаться высокой. Она также должна быть достаточно высокой для сжигания древесного угля — где-то около 1100 градусов Цельсия или больше в топке.Некоторые топливные печи намного более эффективны, чем другие, в достижении этих высоких температур.

Все горючие вещества должны смешиваться с кислородом воздуха. Воздух, попадая в зону горения, немедленно понижает температуру внутри огня, но при горении температура снова повышается. Фактически, это понижение и повышение температуры является постоянной процедурой.

Если древесина упакована слишком плотно, для горения будет недостаточно воздуха, она не может полностью смешаться с горючими материалами; если они расположены слишком далеко друг от друга, трудно получить и поддерживать достаточно высокие температуры.С другой стороны, слишком много воздуха охладит огонь и снизит его эффективность. Тем не менее, избыток воздуха будет нагреваться, не увеличивая тепло огня. Этот нагретый воздух будет теряться в дымоходе.

При неполном сгорании — либо из-за ограниченного количества кислорода, либо из-за слишком низкой температуры — дым будет утерян (или образован!) С удалением потенциальных горючих веществ и потерей извлекаемой энергии.

Это просто означает, что для эффективного, действенного дровяного обогревателя или печи необходимо поддерживать высокую температуру, добавлять достаточное количество кислорода и хорошо перемешивать его с горючими веществами.

Итак, какие дровяные обогреватели эффективны и способствуют идеальному сжиганию древесины? Или, что еще более важно, какие обогреватели неэффективны?

В то время как у открытого огня приятно сидеть перед хорошей книгой или журналом в холодную ночь, большая часть тепла от этого типа обогревателя теряется в дымоходе; мало конвекционного тепла поступает в комнату. Большая часть тепла от этих каминов исходит от излучаемого тепла. Сидя перед углями или пламенем, человек чувствует тепло, но огонь редко нагревает воздух в комнате до комфортной температуры.В огонь втягивается слишком много воздуха, и этот воздух необходимо быстро заменять изнутри комнаты. Воздух, в свою очередь, заменяется холодным воздухом снаружи, что противоположно тому, для чего предназначен уютный огонь. Большое количество воздуха, потерянного в дымоходе или дымоходе, означает, что огонь редко бывает достаточно горячим для полного сгорания. Эффективность этих пожаров может составлять всего десять процентов.

Второй популярный вид пожаров — вытяжной. Хотя этот вид открытый, он более эффективен, чем встраиваемый открытый огонь.Он согреет комнату, но не так эффективно, как закрытый обогреватель.

Эффективность от двадцати до тридцати процентов достижима с помощью закрытых нагревателей, таких как баковые нагреватели.

Нагреватели с регулируемым сгоранием (медленным сгоранием) имеют лучший КПД — до семидесяти или почти восьмидесяти процентов. Во многие из них встроены перегородки для повышения эффективности за счет поддержания высокой температуры горения, в то время как дополнительная эффективность может быть достигнута за счет повышения температуры в зоне горения с помощью огнеупорных кирпичей или другого изоляционного материала, а также путем предварительного нагрева воздуха перед горением.Но с этим типом нагревателя, когда приток воздуха уменьшается для замедления горения, может произойти неполное сгорание с соответствующим снижением эффективности.

Но какой бы тип обогревателя ни использовался, древесина по-прежнему будет обеспечивать идиллические условия в помещении в эти холодные зимние ночи.

Устойчивое развитие | Бесплатный полнотекстовый | Влияние влажности дров на тепловую нагрузку атмосферы дымовыми газами, выделяемыми котлом

1. Введение

Древесина лиственных деревьев с ее энергетическими свойствами в выдержанном состоянии, соответствующая стандарту STN EN 14961 Твердое биотопливо представляет собой биотопливо с теплотворной способностью Qn = 18.1 МДж · кг ^-1 , высокий процент летучего горючего вещества V = 85% и низкое содержание золы A = 0,3%. По сравнению с ископаемым топливом зольность дров энергетических плантаций или лесов в 15–30 раз ниже зольности угля [1,2,3,4,5]. Это можно считать положительным энергетическим свойством дров. Близость к воде и водяному пару — отрицательная черта дров. Относительная влажность свежесрубленного дерева в период покоя колебалась от W = 35% -65%, в зависимости от породы дерева [1,6,7,8].Дрова в виде веток, сложенные под навесом или у стены, сохнут естественным путем до состояния воздушной сушки, т. Е. До влажности W = 18–25% [6,9]. Необработанные древесные отходы с влажностью W = 10% или биотопливо в виде брикетов и пеллет [10,11,12] из древесины определенного размера и влажности играют важную роль с точки зрения энергоэффективности. По мнению авторов [13,14,15,16,17], эффективность производства тепла из дров зависит от конструкции теплогенератора, а также от энергетических свойств дров и энергетических и экологических преимуществ котла.Энергетические свойства дров в первую очередь зависят от их влажности. Основные энергетические свойства включают высшую теплотворную способность (Qs) и теплотворную способность (Qn), а также процесс горения в печи, включая температуру пламени, количество образовавшихся дымовых газов, температуру точки росы дымовых газов и количество выбросов. , на которые отрицательно влияет влажность древесины. Конструкция теплообменника котла влияет на использование теплотворной способности дымовых газов, а именно на скорость охлаждения дымовых газов перед их подачей в атмосферу.В настоящее время энергоэффективность дровяных котлов средней эффективности составляет η _k = 80% –85%. С другой стороны, энергоэффективность современных биотопливных котлов с гарантированными энергетическими свойствами составляет η _k = 92%. В последнее время биотопливо находится в центре нашего внимания не только из-за их рыночной доступности, энергоэффективности и экономической эффективности. , но также из-за их экологических преимуществ, как отмечают авторы [18,19,20,21,22,23,24,25,26]. В статье представлены результаты исследования влияния влажности дров и температуры дымовых газов на тепловую нагрузку атмосферы дымовыми газами, выбрасываемыми дровяным котлом.

2. Модельная оценка тепловой нагрузки атмосферы по теплу дымовых газов

Тепло, содержащееся в выхлопных газах котла в атмосферу, является тепловой нагрузкой атмосферы. Теплота выделяемого дымового газа, связанная с производством 1 ГДж тепла, математически описывается уравнением (1) следующим образом:

Qfg = m · Vfg · cfg · (tfg − tfg − e) [MJ · GJ − 1]

(1)

Алгоритм, используемый для расчета отдельных параметров атмосферной тепловой нагрузки, создаваемой дымовыми газами, зависит от химического состава горючих веществ древесины (C ^daf , H ^daf , O ^daf и N ^daf ), зольность в древесине (A), относительная влажность сгоревших дров (W), избыток воздуха для горения (λ), температура дымовых газов, подаваемых в воздух из котла (t _fg ), и температура дымовых газов, охлажденных до температуры атмосферного воздуха, подаваемого в топку котла (t _fg-e ), которая описывается следующими уравнениями:

Количество дров, сожженных в топке котла для получения тепла 1 ГДж рассчитывается по следующей формуле:

mp − 1GJ = 106Qn · ηK [кг · GJ − 1]

(2)

Удельный объем влажных дымовых газов, образующихся в процессе сгорания 1 кг дров, в зависимости от указанных параметров описывается с помощью следующего уравнения:

Vfg = [1.867 · Cdaf100 + 11,2 · Hdaf + 0,8 · Ndaf100 + Vair · (λ − 0,21)] · [1 − A100 − W100] + 1,24 · W100 [mn3 · кг − 1]

(3)

Производство влажных дымовых газов, образующихся в процессе сжигания дров для получения тепла в 1 ГДж, рассчитывается по следующему уравнению:

Vfg − 1GJ = m · Vfg [mn3 · GJ − 1]

(4)

Среднее значение удельной теплоемкости дымовых газов на 1 м _n ³ при постоянном давлении описывается следующим уравнением:

cfg = cCO2 · XCO2 + cCO · XCO + cO2 · XO2 + cN2 · XN2 + ch3O · ch3O · Xh3O [кДж.mn − 3 · K − 1]

(5)

Значения средней удельной теплоемкости 1 м _n ³ i-го компонента дымовых газов при постоянном давлении (c _pi ) [кДж.м _n ⁻³ · K ⁻¹ ] приведены в таблице 1. Значения для X _i представляют собой объемные доли i-го компонента дымовых газов [-]. Функциональные зависимости средней удельной теплоемкости 1 м _n ³ отдельных компонентов дымовых газов от температуры (t) при постоянном давлении описываются следующими уравнениями:

Двуокись углерода CO ₂ : C _CO2 = 0.0008 ∙ t + 1.6473 [кДж.м _n ⁻³ .K ⁻¹ ]

(6)

Водяной пар H ₂ O: c _h3O = 10 ⁻⁷ ∙ t ² + 10 ⁻⁴ ∙ t + 1.4895 [кДж.м _n ⁻³ .K ⁻¹ ]

(7)

Кислород O ₂ : c _O2 = 5,10 ⁻⁸ ∙ t ² + 2,10 ⁻⁴ ∙ t + 1,3036 [кДж.м _n ⁻³ .K ⁻¹ ]

(8)

Азот N ₂ : c _N2 = 9.10 ⁻⁸ ∙ t ² + 2,10 ⁻⁵ ∙ t + 1,3022 [кДж.м _n ⁻³ .K ⁻¹ ]

(9)

Объемные доли отдельных компонентов в дымовых газах от сжигания дров определяются с помощью следующих уравнений:

Объемная доля диоксида углерода в дымовых газах

XCO2 = 1,867 · Cdaf100 · [1-A100 · (1-W100) -W100] Vfg [-]

(10)

Объемная доля азота в дымовых газах

XN2 = (0.8 · Ndaf100 + 0,79λ · Vair) · [1 − A100 · (1 − W100) −W100] Vfg [-]

(11)

Объемная доля кислорода в дымовых газах

XO2 = 0,21 · Vair · (λ − 1) · [1 − A100 · (1 − W100) −W100] Vfg [-]

(12)

Объемная доля водяного пара в дымовых газах

Xh3O = 11,2 · Hdaf100 · [1 − A100 · (1 − W100) −W100] + 1,24W100Vfg [-]

(13)

Температура дымовых газов (t _fg ), выбрасываемых в атмосферу жидкостными или паровыми котлами, зависит от конструкции теплообменника котла и температуры нагретой воды, теплового масла или производимого водяного пара.Температура дымовых газов, выходящих из котла, находится в диапазоне t _fg = 120–200 ° C, по данным престижных производителей котлов на дровах, таких как Herz GmbH, Vincke Energietechniek nv, TTS Group Třebič, Vissmann и Justsen Energiteknik A. / С.

Теплота сгорания дров зависит от содержания влаги, как это было описано многими авторами [1,6,12], используя следующее уравнение:

Qn = 18840−21351 · W100 [кДж · кг − 1]

(14)

Тепловой КПД котла с контролируемым процессом сжигания дров, в соответствии с экологическими преимуществами и экологическими критериями, НДТ (наилучшие доступные технологии), как упоминается в литературе [16,17,27], особенно зависит от на теплопотери дымохода.Зависимость теплового КПД котла при номинальной тепловой мощности P _nom = 1–5 МВт от температуры уходящих дымовых газов из котла в атмосферу при t _fg = 120–200 ° C, а влажность дров W = 10–60% описывается следующим уравнением:

ηk = [- 0,001 · (Вт) 2−0,0019 · Вт + 91,52] — [(0,001 · Вт + 0,058) · (tfg − 120)] [-]

(15)

3. Зависимость образования дымовых газов и тепловой нагрузки атмосферы теплом выделяемых дымовых газов от содержания влаги в сжигаемых дровах

Объем дымовых газов V _{fg- 1GJ} = 656.43 m _n ³ производится и доставляется в атмосферу в результате процесса сжигания высушенных дров со следующим химическим составом горючих веществ, а именно: C ^daf = 50,0% ± 1,0%, H ^daf = 6,0% ± 0,1% и O ^daf = 44,0 ± 3,0, а содержание золы в древесине A = 1,0% при избытке воздуха для горения λ = 2,1, необходимом для производства 1 ГДж тепла. Влияние влажности дров в диапазоне W = 10–60% на энергетические свойства сжигаемой древесины, материал и технические условия производства тепла, а также тепловую нагрузку атмосферы дымовыми газами с температурой t _fg = 120 ° C, указано в таблице 2.Следуя полученным данным, мы можем констатировать, что для выработки 1 ГДж тепла в топке котла сжигается количество m = 73,5 кг древесины с влажностью W = 10%, а объем V _{fg- 1GJ} = 704,02 м _n ³ дымовых газа. Из-за более низкой теплотворной способности сгоревшей влажной древесины с влажностью W = 60% и снижения энергоэффективности котла на o ∆η _k = 6,4%, топлива расходуется в 3,3 раза больше, и объем V _{fg- 1GJ} = 1188.88 м _n ³ дымовых газа доставляется в атмосферу, чтобы произвести такое же количество тепла. Следовательно, наблюдается увеличение дымовых газов ∆V _{fg- 1GJ} = 486 m _n ³ по сравнению с сжиганием высушенной древесины. Увеличение образования дымовых газов в результате процесса сжигания более влажной древесины вызвано повышенным объемом водяного пара в дымовых газах из испарившейся воды, образующейся в сгоревшей древесине, а также нагретым азотом и неокисленным кислородом в воздухе для горения. доставляется в топку котла для получения тепла, расходуемого в процессе сушки дров.Зависимость тепловой нагрузки атмосферы от тепла дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу с температурой t _fg = 120 ° C, от содержания влаги в сгоревшей древесине проиллюстрирована на рисунке 2.

Более высокая выработка дымовых газов Газы из котла в процессе сжигания дров с более высоким содержанием влаги отрицательно влияют на более высокую теплоотдачу отходящими дымовыми газами в атмосферу. Это подтверждается собранными данными при сравнении значений атмосферной тепловой нагрузки дымовых газов с температурами t _fg = 120 ° C в процессе горения высушенной древесины влажностью W = 10% с дымовыми газами. в процессе горения влажной древесины с влажностью W = 60%.Атмосферная тепловая нагрузка, создаваемая дымовыми газами в процессе сгорания высушенной древесины, составляет Q _фг = 96,2 МДж ∙ ГДж ^-1 . С другой стороны, атмосферная тепловая нагрузка, создаваемая дымовыми газами в процессе сгорания влажной древесины, составляет Q _фг = 179,8 МДж ∙ ГДж ^-1 . Это указывает на увеличение дымовых газов на ∆Q _fg = 83,6 МДж ∙ ГДж ⁻¹ , а также на большее количество тепла, доставляемого в атмосферу.

На рисунке 3 показано влияние температуры дымовых газов, выходящих из котла, с температурой в диапазоне t _fg = 120–200 ° C, на тепловую нагрузку атмосферы из-за процесса сгорания дров с влажностью W. ^r = 10% –60% в топке котла в процессе сжигания дров при избытке воздуха для горения λ = 2.1 и средняя температура воздуха, подаваемого в топку t _vz = 10 ° C.

Из-за более высоких температур дымовых газов, выходящих из котла, тепловая нагрузка и нагрев атмосферы выше. В то время как атмосферная тепловая нагрузка, создаваемая дымовыми газами в процессе сгорания высушенной древесины, и температура дымовых газов t _fg = 120 ° C составляет Q _fg = 96,2 МДж ∙ ГДж ⁻¹ , величина атмосферная тепловая нагрузка, создаваемая дымовыми газами в процессе горения влажной древесины с влажностью W = 60%, а температура дымовых газов t _fg = 200 ° C до Q _fg = 3619 МДж. ∙ ГДж ^-1 .По сравнению с атмосферной тепловой нагрузкой дымовых газов в процессе сгорания высушенной древесины можно увидеть увеличение в 3,7 раза.

Сравнивая среднюю тепловую нагрузку атмосферы, создаваемую теплом дымовых газов при увеличении влажности сгоревшей древесины, мы можем констатировать, что выделяемое тепло в дымовых газах с температурами t _fg = 120 ° C, и с увеличение влажности дров на 1%, увеличивается на ∆Q _фг = 1,7 МДж. Когда температура выбрасываемых дымовых газов t _fg = 200 ° C, то наблюдаемое увеличение составляет ∆Q _fg = 3.68 МДж. В соответствии с представленными данными, описывающими тепловую нагрузку на атмосферу, создаваемую дымовыми газами, выходящими из котла, в зависимости от влажности сгоревшей древесины и температуры дымовых газов, влажность сгоревшей древесины составляет W = 10–60. %, а температура выделяемых дымовых газов t _fg = 120–200 ° C использовалась для получения функциональной зависимости в виде трехмерного графика. Рисунок 4 с использованием программы STATISTICA для граничных условий и уравнения (16) .

Qfg = 271,69−3,79 · W + 2,28 · tfg + 0,04 · W2 + 0,02 · W · tfg + 0,01 · tfg2 [МДж · ГДж − 1]

(16)

Чтобы сравнить производство дымовых газов и атмосферную тепловую нагрузку, создаваемую дымовыми газами в результате выработки тепла в 1 ГДж в процессе сжигания дров, с другими видами топлива, в таблице 3 показано образование дымовых газов в котел на природном газе с тепловым КПД η _K = 95% и атмосферной тепловой нагрузкой, создаваемой дымовыми газами с температурами t _sp = 110 ° C, выбрасываемыми из котла в атмосферу.Объем дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу в результате производства 1 ГДж тепла из природного газа, в 2,4 раза меньше, чем объем дымовых газов, произведенных и доставленных в атмосферу при получении 1 ГДж тепла из высушенных дров. с влажностью W = 10%. Значение объема было в четыре раза ниже, чем значение производства тепла из влажной древесины с влажностью W = 60%. Значения атмосферной тепловой нагрузки, создаваемой дымовыми газами, выделяемыми при производстве 1 ГДж тепла из природного газа с температурой t _фг = 110 ° C или сухих и влажных дров с температурой t _фг. = 120 ° C, указаны на гистограмме на рисунке 5.Атмосферная тепловая нагрузка, создаваемая дымовыми газами в результате процесса сгорания высушенной древесины, с температурой дымовых газов t _fg = 120 ° C, в 1,8 раза выше, а атмосферная тепловая нагрузка, создаваемая дымовыми газами в результате процесс горения древесины с влажностью W = 60% и температурой дымовых газов t _fg = 200 ° C в семь раз выше, чем при сжигании природных газов. Приведенные выше аргументы о влиянии древесины влаги на нагревание атмосферы дымовыми газами, выходящими из котла, иллюстрируют тот факт, что сжигание влажной древесины снижает тепловой КПД котла [16,27] и увеличивает производство выбросов [20,23].Это причина внедрения экономически эффективных средств предварительной сушки и выдержки топливной древесины. К таким технологиям, как упоминается в литературе [6,27], относится технология транспирационной сушки ветвей и верхушки деревьев перед производством щепы, а также естественная сушка хранимых дров на крытых складах.

БТЕ и ваши дрова — сараи Гленна

Британская тепловая единица ( британских тепловых единиц или британских тепловых единиц ) представляет собой традиционную тепловую единицу; он определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус Фаренгейта.Это часть привычной системы США C . Его аналогом в метрической системе является калорийность , которая определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус Цельсия.

Мощность

БТЕ — это способ измерения теплотворной способности дров, которые мы сжигаем, и даже если мы не можем определить численное значение тепла в нашем доме, мы определенно можем отличить дрова от горячего горения и «не очень». много »дров мы кладем в наши дровяные печи.Какие факторы? Тип сожженного дерева будет иметь большое значение. Некоторые виды древесины естественным образом выделяют больше тепла и энергии, чем другие, например, дуб или железное дерево. Некоторые породы дерева лучше всего подходят для хранения углей на ночь, чтобы облегчить разжигание утреннего огня, например, твердый клен (о сортах древесины мы поговорим в одной из следующих статей). Тем не менее, мощность каждой из этих дров подвержена внешним воздействиям, в частности, влагосодержанию.

Если ваши дрова не полностью высохли, вы НЕ получите от горения максимальное количество БТЕ тепла.Мокрое дерево или даже влажное внутри просто не может гореть настолько горячим, насколько это возможно. Однако дрова исчезнут в огне, а потенциальное тепло будет растрачено. Важно правильно высушить древесину. Следить за тем, чтобы дерево оставалось сухим. Сжигать дрова насухо — одно удовольствие.

Помня об этом, были созданы навесы Гленна, обслуживающие долину Гудзон, большой Нью-Йорк, а также штаты Нью-Джерси, Коннектикут, Массачусетс и Пенсильвания. Дровяной сарай, дышащий со всех сторон и снизу, обеспечит оптимальную сушку любых дров.Загрузка дров, набитых весной, позволит древесине сохнуть все лето, а затем будет готова к использованию осенью. Неважно, будет ли древесина зеленая или сухая, для камина или дровяной печи, для улицы или дома. Вам не нужно беспокоиться о том, что древесина, которую вы покупаете осенью, полностью высохла, как вам могут сказать, или что сухая только часть ее. У вас будет время вылечить дрова. (Примечание. Некоторым лесам, например, дубам, может потребоваться более одного сезона для полного высыхания. Сарай для дров с перегородкой может предоставить отдельное пространство для более длительного высыхания такой древесины и может стоить затраченных усилий).

Дрова также могут потерять значение BTU из-за того, что они станут «панковыми», даже в небольшой степени. Панки указывает на то, что древесина начала гнить, что является обычным результатом хранения древесины под брезентом. Даже если на древесину может не попадать прямой дождь, брезент будет удерживать влагу, что приведет к медленному разложению дров. БТЕ испаряются. Дрова скомпрометированы.

Если вы хотите быть лидером в области сухих дров, займитесь одним из сараев Гленна весной как можно скорее.Эти навесы с дизайном «дышащая снизу» предоставят вам все, что вам нужно. И если вы не можете установить это сразу, примите во внимание эту мудрость — согласно китайской философии:

«Когда лучше всего сажать дерево?»

«Десять лет назад»

«Когда в следующий раз лучше всего сажать дерево?»

«Сегодня»

Дополнительную информацию о « сухих дровах » см. В предыдущем посте: «Часто задаваемые вопросы о сухости дров».

Чтобы узнать цену на новый дровяной сарай, перейдите в раздел «Получить предложение».

Убедитесь, что покупаете нужные дрова

Почти 2 миллиона домохозяйств в США используют древесину в качестве основного источника топлива для отопления домов. Согласно отчету EPA о домашнем отоплении, каждый штат входит в список, включая Флориду, где домовладельцы с большей вероятностью будут покупать связки, чем полные шнуры, чтобы сжечь случайную вечернюю прохладу.

Используете ли вы герметичную печь, которую топят всю зиму, или камин время от времени, вы обнаружите, что качество дров сильно различается.Он продается во многих конфигурациях и с огромными вариациями теплоемкости, выраженной в БТЕ, как для печи. Но ключом, от самого твердого гикори до самого мягкого бальзамического пихты, является содержание влаги. Сухое дерево почти не требует растопки и горит, при этом дым почти не отводит тепло. Мокрая древесина шипит и плюется, почти не горит и, кажется, не делает комнату теплее.

Сколько влаги

Трюизм заключается в том, что дерево согревает вас дважды: один раз, когда вы его режете, и второй раз, когда вы сжигаете.В моем случае это когда вы срезаете дерево и обрезаете сучья, снова когда вы разрезаете его на бревна, снова когда вы разделяете их, снова когда вы несете и складываете их, а затем, по крайней мере, через год, когда дерево высохло. достаточно, чтобы гореть эффективно.

Свежесрубленная древесина насыщена влагой. Это то, что заставляло дерево расти. Когда вы его сжигаете, горючие древесные волокна выделяют тепло. Но большую часть этой энергии можно израсходовать, превратив всю влагу в пар вместо излучения тепла.

Если в нем будет влажность от 25 до 30 процентов, он будет гореть, но едва — и, черт возьми, вас огорчили, купив этот шнур из заболоченного дерева. Шнур — стандартная мера; это стопка размером 4 на 4 на 8 футов. Но слишком часто стопки не хватает по размеру и качеству. Вот почему, когда вы впервые обращаетесь к поставщику дров, разумно размещать минимально возможный заказ. Сделайте это тестовым случаем, чтобы вы могли просмотреть бревна, чтобы увидеть, все ли они из твердой древесины или смеси, являются ли некоторые из них свежесрезанными и необработанными, и не складывается ли беспорядок на подъездной дорожке до той части шнура, которую вы должны были получать.

За исключением проверки каждого бревна влагомером, точечной зелени древесины по плотно прилегающей коре и гладкой влажной поверхности на обрезанных концах. Сухая древесина обычно имеет более рыхлую и хрупкую кору; его обрезанные концы имеют узор в виде паутины из небольших трещин, которые открываются по мере высыхания древесины.

Сколько дров

Сброс или штабелирование — это уловка, которую продавцы чаще всего используют для укорочения груза. Это работает, потому что перемешанный полушнур выглядит намного больше, чем аккуратно сложенный.Укладка может стоить немного дороже, но это единственный способ узнать, получаете ли вы то, за что заплатили.

Недобросовестные поставщики могут также попробовать укладывать расколотую древесину крест-накрест вместо укрытия. Это хороший ход, если древесина зеленая и для высыхания требуется время и движение воздуха. Но если вы платите за выдержанную древесину, это просто способ увеличить кучу.

Некоторые скидки допустимы. Например, купите шнур из колотого дерева, нарезанный на длину горения 16 дюймов, и ворс может быть примерно на 15 процентов меньше, чем стандартный шнур, потому что колотая древесина укладывается более компактно, чем полные бревна.

Если вы покупаете частичные шнуры, попросите поставщика указать кубические футы древесины. Обычно так называемый каминный шнур составляет одну треть от 128 кубических футов полного шнура. Другой частичный порядок, называемый лицевым шнуром, может варьироваться, поскольку он измеряет только поверхность стопки размером 4 на 8 футов. Лицевой шнур из 12-дюймовых бревен, нарезанный для дровяной печи, на самом деле составляет около четверти полного шнура.

Также обязательно ознакомьтесь с местными правилами. Некоторые штаты ограничивают передвижение дров, чтобы попытаться ограничить распространение вредных насекомых и болезней.

Дополнительную информацию, в том числе рейтинги БТЕ для всех видов дров, можно найти на сайте woodheat.