- Фактор влажности
- Сравнение теплоты сгорания, цены и удобства древесных брикетов и дров
- Факторы, влияющие на температуру горения дров
- Уровень влажности
- Процесс разогревания
- Воспламеняемость материалов
- Процесс горения
- 4.2.1 Вычисление молярной теплоты сгорания
- 4.2.2 Вычисление массовой теплоты сгорания
- 4.2.3 Вычисление объемной теплоты сгорания
- 4.2.4 Вычисление плотности, относительной плотности и числа Воббе
- Поташ используется (поташ применение):
Фактор влажности
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.
Предлагаем ознакомиться: Бассейн своими руками из бетона
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.
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.
Основным негативным фактором, конечно же, является влажность. Свежесрубленный лес имеет влажность в диапазоне от 40 до 55%, а у некоторых пород деревьев влажность может достигать даже отметки в 65%. Растапливать печь сырыми дровами можно, они даже будут гореть, но основная часть жара станет использоваться для просушки древесины и испарения влаги.
Пройдет много времени пока этот лес превратиться в полноценные сухие дрова
Конечно, хозяин дома для его отопления может использовать как сырые, так и сухие дрова:
- Можно жечь в печи свежесрубленную древесину, а так же недавние запасы, но следует понимать, что в этом случае расход дров будет на порядок выше, поскольку тепла они будут отдавать меньше. Дополнительным негативным явлением станет большое количество сажи в дымоходе, появляющейся при сгорании сырого дерева.
- Чтобы получить сухие дрова, следует правильно заготовить лес, распилить его, наколоть на полешки необходимой длины, уложить на хранение в дровнице, посушить в течение полугода или даже года, а потом использовать. Считается, что дрова заготовленные зимой и пролежавшие в сарае два летних сезона являются оптимально сухими, их влажность обычно составляет порядка 20%. Длинный путь, но позволяющий добиться от дров большей теплоотдачи, и как следствие сэкономить на лесе.
В то же время разница в теплоотдаче разных пород дерева настолько велика, что позволяет сжигать некоторые сорта в свежем виде, например, березу, дуб, ясень. Эти несомненные лидеры имеют настолько высокую температуру горения, что способны и себя высушить и дом отопить. Березовые дрова дополнительно обладают приятным ароматом, считающимся целебным.
Чтобы дерево отдало максимальное количества тепла, чтобы температура в камине или печи при сгорании дров достигала высоких значений, следует обязательно высушить древесину.
Сравнение теплоты сгорания, цены и удобства древесных брикетов и дров
Антиреклама дров на упаковке топливных брикетов — соответствует ли она действительности? Подбираем равные по весу порции топливных брикетов и берёзовых дров. И дрова, и брикеты разжигаем с помощью газет и бересты.
Древесные брикеты — это современный вариант топлива. Его производят из отходов деревообработки — спрессованной древесной стружки и опилок. Древесные брикеты — экологически чистый вид топлива, в котором нет никаких «химических» добавок. Скрепление частиц происходит при большом давлении за счёт лигнина — полимера, содержащегося в самой древесине. Топливные брикеты удобно упакованы в пластик или в картонные коробки, занимают при перевозке и хранении мало места. Влажность топливных брикетов при правильном хранении не больше 8-9 %.
ВСЕ ЧТО НЕОБХОДИМО ДЛЯ ЭТОЙ СТАТЬИ НАХОДИТСЯ ЗДЕСЬ >>>
При сгорании брикетов образуется мало золы, горят они дольше, чем дрова, и тепла выделяют больше. Так, во всяком случае, сказано в рекламе. А есть ли недостатки у топливных брикетов? Как и у всего хорошего и удобного, недостаток только один — высокая цена.
Ссылка по теме: Противопожарная безопасность самодельных печей и дымоходов
Факторы, влияющие на температуру горения дров
Есть несколько факторов, которые способствуют горению:
- Сорт древесины, используемый для сжигания.
- Влажность материала.
- Объем воздуха, заходящего в топку.
Это основные показатели, на которые необходимо обращать особое внимание, поскольку именно от них будет зависеть эффективность сжигания древесины, и температуры, которая может подняться при процессе горения
Уровень влажности
Влажность древесины играет ключевую роль при разжигании, поэтому такой важный момент требует отдельного рассмотрения. Любое дерево, которое только что срубили обладает определенной влажностью. В большинстве случаев этот показатель составляет 50%. Но в некоторых случаях он возрастает и до 65%. А это говорит о том, что такой вид материла очень долго будет сушиться под воздействием большой температуры перед тем, как воспламениться.
Часть тепла станет уходить только на то, чтобы удалить излишнюю влагу путем испарения. По этой причине температура не достигнет максимального показателя. Теплоотдача при таком условии понизится.
Для получения максимальной пользы, следует использовать несколько основных вариантов:
- Самый подходящий вариант – сушка. Для этого дерево разрезается на маленькие куски, а после складывается в сухое место в сарай или навес. В естественных условиях процесс сушки займет примерно 1 год. А если дрова будут хранить дольше и пролежат два лета, то влажность их составит 20%. Это уже оптимальный показатель.
- Второй вариант менее предпочтительный – жечь то, что есть, не обращая внимания на влажность. Но при таком раскладе, придется тратить вдвое больше дров для образования нужной температуры. К тому же следует быть готовым к очистке дымохода от сажи.
Чем лучше просушатся дрова, тем большую температуру сжигания можно поучить. А от этого зависит и выделение тепла. Жары не получится с влажным деревом.
Процесс разогревания
Разогревание – это нагрев отдельного участка деревянного материала до температуры достаточной для воспламенения всей поверхности.
Обычно для разогревания хватает 120 градусов – древесина начинает обугливаться
После этого процесс продолжится, когда образуется уголь. При нагреве до 250-350 градусов, выбранный материал начнёт разлагаться на составляющие. Далее начинается тление, но пламя еще не появляется. В этот момент можно наблюдать образование дыма. Когда температура продолжает повышаться, уровень пиролизных газов увеличивается – происходит вспышка. Дрова загорятся полностью.
Воспламеняемость материалов
На воспламеняемость оказывает прямое влияние процент влаги, который содержится в выбранной породе. Важную роль играет мощность источника нагрева, а также сечение древесины и скорость потока воздуха.
Чтобы пламя разгорелось быстрее, использовать желательно легкую древесину, у которой большая пористость. Мокрое дерево будет загораться очень медленно, поскольку перед тем как образуется открытый огонь, она будет высушиваться.
На температуру горения дров и воспламеняемость большое влияние также оказывает устройство домашней печи. Ее можно сделать из разных материалов и это напрямую влияет на температуру горения материалов, вкладываемых внутрь. Если печь – массивная, то дрова в ней сгорят практически полностью, но это процесс станет проходить очень долго
Нужно соблюдать большую осторожность при использовании. Несоблюдение мер безопасности может привести к возгоранию дровяной бани при высокой температуре горения печи
В печи буржуйке дрова часто сгорают не полностью из-за того, что она быстро остывает
Печка-буржуйка, изготавливаемая из стального листа, быстро остывает, при этом тепло распределяется по окружающему пространству, но сначала из зоны горения оно будет переходить на стенки, а уже после – в помещение.
Процесс горения
Наблюдая за функционированием печи, можно подумать о том, почему подаваемый воздух не оказывает влияние на цвет образовавшегося пламени. Кислород должен оказывать химическое воздействие и придавать сажи яркий цвет, который может стать даже белым. Но это явление можно легко объяснить, ведь размер частицы влияет также и на температуру. Чем она меньше, тем ниже получится температура. Поэтому маленькие горячие частицы образовывают такую же температуру, как и газ, который окружает их. Необходимо также отметить, что каждый вид древесины обладает определенной теплоотдачей. Чтобы узнать эти цифры, можно изучить таблицу, где приведены все показатели теплопроводности для каждого вида материала.
4.2.1 Вычисление молярной теплоты сгорания
Высшая теплота сгорания (superior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p1, при котором происходит реакция, остается постоянным, а все продукты сгорания принимают ту же температуру t1, что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии, за исключением воды, которая конденсируется в жидкость при t1.
Низшая теплота сгорания (inferior calorific value): Количество теплоты, которое может выделиться при полном сгорании в воздухе определенного количества газа таким образом, что давление p1, при котором протекает реакция, остается постоянным, все продукты сгорания принимают ту же температуру t1, что и температура реагентов. При этом все продукты находятся в газообразном состоянии.
Значение молярной теплоты сгорания идеального газа, определяемое исходя из значений молярной доли компонентов смеси известного состава, при температуре t1 вычисляют по формуле (5):
, | (5) |
где – значение идеальной теплоты сгорания смеси (высшей или низшей);
–молярная доля j-го компонента;
–значение идеальной теплоты сгорания j-го компонента (высшей или низшей).
Числовые значения для t1=25 °С приведены в ГОСТ 31369-2008 (таблица 3 раздела 10).
4.2.2 Вычисление массовой теплоты сгорания
Значение массовой теплоты сгорания идеального газа, определяемое исходя из значений массовой доли компонентов смеси известного состава, при температуре вычисляют по формуле (6):
, | (6) |
где – значение идеальной (высшей или низшей) теплоты сгорания смеси, рассчитанное исходя из значений массовой доли компонентов газа;
M – молярная масса смеси, которую вычисляют по формуле (7):
, | (7) |
где – молярная доляj-го компонента;
–молярная масса j-го компонента.
4.2.3 Вычисление объемной теплоты сгорания
Значение теплоты сгорания идеального газа, рассчитанное на основе значений объемной доли компонентов, для температуры сгорания t1 смеси известного состава, измеренных при температуре t2 и давлении p1, вычисляют по формуле (8):
, | (8) |
где – значение идеальной (высшей или низшей) объемной теплоты сгорания смеси;
R – универсальная газовая постоянная;
T2 – абсолютная температура, К.
4.2.4 Вычисление плотности, относительной плотности и числа Воббе
Плотность (density): Масса газовой пробы, деленная на ее объем при определенных значениях давления и температуры.
Относительная плотность (relative density): Плотность газа, деленная на плотность сухого воздуха стандартного состава (приложение В ГОСТ 31369-2008) при одинаковых заданных значениях давления и температуры.
Термин «идеальная относительная плотность» применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются средами, которые подчиняются закону идеального газа; термин «реальная относительная плотность» применяют в тех случаях, когда как газ, так и воздух считаются реальными средами.
Число Воббе (Wobbe index): Значение высшей объемной теплоты сгорания при определенных стандартных условиях, деленное на квадратный корень относительной плотности при тех же стандартных условиях измерений.
Число Воббе – характеристика горючего газа, определяющая взаимозаменяемость горючих газов при сжигании в бытовых и промышленных горелочных устройствах, измеряется в мегаджоулях на кубический метр.
Относительная плотность идеального газа не зависит от выбора стандартного состояния, и ее вычисляют по формуле (9):
, | (9) |
где – относительная плотность идеального газа;
–молярная масса j-го компонента;
–молярная масса сухого воздуха стандартного состава.
В таблице 1 (раздел 10) ГОСТ 31369-2008 приведены значения молярной массы компонентов природного газа. В разделе В.3 (приложение В ГОСТ 31369-2008) приведен состав стандартного воздуха; рассчитанное значение равно 28,9626 кг·кмоль-1.
Плотность идеального газа зависит от его температуры t и давления p, и ее вычисляют по формуле (10):
, | (10) |
где – плотность идеального газа;
R – универсальная газовая постоянная,
T – абсолютная температура, К.
Число Воббе идеального газа вычисляют по формуле (11):
, | (11) |
где Wo– число Воббе идеального газа;
–значение идеальной объемной теплоты сгорания смеси.
Поташ используется (поташ применение):
поташа
- При изготовлении железобетона, в качестве ингибитора коррозии стали.
- При изготовлении моющих средств (жидкое мыло);
- Для производства калийного удобрения в сельском хозяйстве;
- В качестве сырья при производстве тугоплавкого стекла и хрусталя;
- В производстве некоторых солей и фармацевтических препаратовПоташ в земледелии
калийные удобренияудобрения всегда содержат соединения магнияII. Экспериментальная частьИсследование золы разной породы древесины23
зола | проба №1 | проба №2 | проба №3 | суммарное значениемассы вещества, полученного из золы |
берёзовая | 2г | 2г | 2г | 6г |
осиновая | 3г | 3г | 3г | 9г |
лиственничная | 2г | 2г | 2г | 10г |
каменного угля | 2г | 2г | 1г | 5г |
навоз(высушенный) | 2г | 3г | 3г | 8г |
Вывод по результатам исследования древесной золы
Зола | Калий (K2O) | Фосфор (P2O5) | Кальций (CaO) |
Стеблей подсолнечника | 30-35 | 2-4 | 18-20 |
Гречишная солома | 25-35 | 2-4 | 16-19 |
Ржаная солома | 10-14 | 4-6 | 8-10 |
Пшеничная солома | 9-18 | 3-9 | 4-7 |
Берёзовые дрова | 10-12 | 4-6 | 35-40 |
Еловые дрова | 3-4 | 2-3 | 23-26 |
Сосновые дрова | 10-12 | 4-6 | 30-40 |
Кизячная | 10-12 | 4-6 | 7-9 |
Торфяная | 0,5-4,8 | 1,2-7,0 | 15-26 |
Сланцевая | 0,5-1,2 | 1-1,5 | 36-48 |
102.3.Исследование теплотворной способности дров
- Сожгли одинаковое количество дров в (шт) за определенное время и измеряли температуру.
- Измеряли время начала и конца топки.
- Наблюдали за продолжительностью горения поленьев.
- Измеряли температуру на начало топки и в конце топки.
- Наблюдали за теплоустойчивостью по количеству угля.
- Сравнили полученные данные со справочными материалами.
Тип дров | количество(шт) | время начала топки (ч) | время продолжительности горения (ч) | tС в доме | время конца топки (ч) | t С в доме | теплоустойчивость от угля |
Береза | 7 | 6.00ч | 2ч | 13С | 8.00ч | 16С | угля многов течение дня держится тепло |
Осина | 7 | 6.00ч | 30мин | 13С | 6ч30м | 14С | угля практически нетв течение 2-хчасов |
Лиственница | 7 | 6.00ч | 1,5ч | 13С | 7ч50мин | 15С | угля малополдня |
Навоз | 15 | 6.00ч | 30мин | 13С | 6ч30мин | 14С | много угля в течения дня |
Вывод: Свойства древесины для топки
Хвойные породы древесины | Лиственные породы древесины Мягкие породы | Лиственные породы древесины Твердые породы |
Сосна, лиственница | осина | береза |
Отличаются высоким содержанием смолы, которая не сгорает полностью и засоряет своими остатками дымоход и внутренние части топки. При использовании такого топлива неизбежно образование копоти на стекле камина, если оно есть. Для данного вида топлива характерна более продолжительная сушка дров. | Из-за невысокой плотности дрова из таких пород быстро сгорают, не образуют углей, обладают низкой удельной теплотворной способностью | Дрова из таких пород древесины обеспечивают стабильную рабочую температуру в топке и высокую удельную теплотворную способность |
ЗаключениеРекомендации:
- Применять в качестве удобрения золу т.к в ней не содержится хлор, а многие калийные удобрения содержат хлор, а зола и поташ помогают восстановить минеральный баланс для таких культур как картофель, томат, малина и др.
- Золу надо внести в весенний период.
- Если добавлять золу при посадке картофеля прямо в лунки, то нужно взять примерно 2 столовые ложки на куст, обязательно перемешать с землей. Для томатов, перца и баклажанов брать по 3 столовые ложки на каждый куст.
- Золу лучше вносить в кислые почвы т.к кислые почвы особенно хорошо реагируют на внесение золы: снижается кислотность, создаются благоприятные условия для развития полезной микрофлоры, улучшается структура и физические свойства грунта.
- Смешивать золу с перегноем.
- Но категорически нельзя смешивать золу со свежим навозом и птичьим пометом, потому что это приводит к потере азота и угнетению роста растений
- Золу из каменного угля нужно использовать с целью разрыхления влажной глинистой почвы, а также заменитель песка. Чтобы улучшить структуру почвы.
- Использовать для топки дрова из березы и навоз как экологически чистое топливо.