Температура горіння дров у печі: види деревини, порівняльні характеристики і значення теплового агрегату

Людство навчилося розводити вогонь багато тисяч років тому. І на перших порах могли використовувати в якості палива тільки дрова, завдяки чому виживали в холодні зимові ночі, готували собі їжу. Сьогодні багато чого змінилося в світі. Людям стали доступні нафта, вугілля, радіоактивні метали і багато інших енергоносіїв. Однак актуальність дров як енергоносія не пішла в минуле і не збирається. Все-таки саме їх часто використовують при опаленні лазень і приватних заміських будинків. Звичайно, спостережні люди не раз помічали, що при спалюванні різних дров протопити приміщення виходить швидше або повільніше. Це залежить від температури горіння дров у печі. Розкажемо про нього трохи детальніше.

Що таке горіння?

Але перш ніж розбиратися, яка температура горіння дров у пічці, нелішнім буде вивчити, що ж взагалі таке горіння.

Здавалося б, відповідь на це питання максимально проста. Хто ж не бачив відкритий вогонь? Однак при більш детальному вивченні питання він стає вже не настільки простим. Адже знати про нього більше потрібно хоча б для того, щоб краще розібратися в основному розглянутому питанні.

Саме горіння прийнято ділити на три етапи: розігрів, загоряння піролізних газів і займання. Вивчимо кожен з них.

Розігрівом називають стадію, коли деревина нагрівається до 120-150 градусів, вона починає обвуглюватися. Вугілля, що утворюється при цьому, може самозаймати. Якщо нагріти дерево до 250-350 градусів, то почнеться піроліз – процес розпаду деревини на газоподібні складові. Дерево починає тліти, але полум ‘я не з’ являється.

Якщо додатково підвищити температуру, то гази, що утворюються при піролізі, займаються. Полум ‘я досить швидко охопить всю зону, що зазнала розігріву. Вогонь тут зазвичай має світло-жовтий відтінок.

• Листяниця – 865 градусів за Цельсієм.
• Береза – 816 градусів за Цельсієм.
• Ялиця – 756 градусів за Цельсієм.
• Акація – 708 градусів за Цельсієм.
• Липа – 660 градусів за Цельсієм.
• Сосна – 624 градуси за Цельсієм.
• Вільха – 552 градуси за Цельсієм.
• Тополь – 468 градусів за Цельсієм.

Як бачите, розкид досить великий. Наприклад, кубометр дров тополі виділяє майже вдвічі менше тепла, ніж той же обсяг ясена. Тепер, як обіцялося вище, поговоримо про те, які параметри впливають на кількість тепла, що виділяється при горінні.

Що впливає на температуру горіння?

Насправді показників, наведених вище, досягти майже нереально, особливо поза лабораторними, спеціально створеними, умовами.

Факторів, що впливають на швидкість і температуру горіння, три: вологість деревини, площа загоряння і кількість кисню в камері згоряння. Кожен з них дуже важливий і має чималий вплив на кількість тепла, що виділяється при горінні дров. Тому буде корисно розглянути їх більш уважно.

Трохи про вологість

Найважливішим фактором є вологість дров. Зазвичай свіжозрубана деревина має досить велику вологість – близько 55 відсотків. Звичайно, показник може бути як більшим, так і меншим – це залежить від пори року. Наприклад, в середині і кінці весни вологість досягає максимуму. А ось взимку деревина має мінімальну вологість, оскільки їй не потрібно живити нирки і листя. Зрозуміло, чим менше вологість, тим краще горять дрова, більше тепла виділяють.

Що й не дивно – якщо спалювати вологі дрова, то частина тепла буде витрачатися на випаровування вологи. Тільки після цього паливо буде нормально горіти, виділяючи велику кількість тепла.

Пару слів про подачу повітря

Також не можна забувати про кисень. Зі шкільного курсу кожному читачеві відомо, що для горіння обов ‘язково потрібен кисень – без нього процес просто не запуститься. Точніше, процес піде, але це буде утворення вугілля з деревини, а не горіння. Нас же в даному випадку цікавить саме останнє.

Чим більше кисню в топці, тим краще буде горіти деревина і, отже, виділяти велику кількість енергії. Правда, згорати паливо буде швидше, ніж при нестачі кисню.

При необхідності швидкість горіння можна змінювати, привідкриваючи і закриваючи заслінку печі або опалювального котла. Але варто враховувати, що при нестачі кисню процес хоч і затягується, але в цілому кількість отриманого тепла скорочується. Тому раціональним штучне розтягнення часу горіння назвати не можна. Єдиний випадок, коли це виправдано – лазня. Тут не надто важлива висока температура, а ось тривалість горіння є бажаним фактором, щоб у приміщенні довго зберігався жар.

Зрозуміло, в першу чергу потрібно знизити вологість і збільшити площу горіння – в розумних межах. Отже, діяти слід так само, як наші далекі предки, які не знали, що таке фізика, але водночас відрізнялися життєвою кмітливістю і мудрістю. Іншими словами – дрова потрібно наколоти. Оптимальна ширина полінів – чотири-шість сантиметрів. Такий розмір є вдалим компромісом між швидкістю горіння і кількістю тепла, що виділяється. До того ж, завдяки цьому вони швидше сохнуть, що також є вкрай важливим фактором.

Сушити деревину також потрібно правильно. Розрубавши її, потрібно скласти поліна в тіні – не на сонці, як вважають деякі. У цьому випадку вони будуть прогріватися рівномірно, і максимальна кількість вологи з них піде. Якщо покласти поліна на сонячному місці, то верхній шар нагріється сильніше і швидко висохне. Капіляри звузяться досить швидко, замикаючи вологу всередині. Видалити її звідси практично неможливо, а наявність вологи позначиться на температурі горіння дров у печі.

Як визначити температуру горіння дров?

Багатьом людям цікаво дізнатися, з якою температурою згорають дрова в їх каміні або печі. На жаль, визначити це досить складно. Адже температура горіння дубових дров у печі становить близько 900 градусів за Цельсієм.

Щоб виміряти таку високу температуру, потрібно володіти спеціальним приладом – пірометром. Річ це досить вузькоспеціалізована, так що знайти її в найближчому господарському магазині навряд чи вийде.

Ув ‘язнення

На цьому наша стаття добігає кінця. Тепер ви знаєте, яка температура горіння дров у печі. А також прочитали про найбільш прості і надійні способи збільшити цей показник. Напевно ця інформація принесе чимало користі, якщо вміло застосувати її на практиці.

Яка температура горіння дров у печі – породи дерева, які дрова краще вибрати

Дрова є традиційним видом твердого палива, яке здавна використовувалося в регіонах, де є велика кількість доступної деревини. Від того, наскільки висока температура горіння дров у печі, залежить не тільки швидкість прогрівання будинку, але й ефективність застосування палива, а отже, і розмір фінансових витрат. Про основні характеристики деревини, а також фактори, що впливають на кількість виділеної дровами теплової енергії, і піде мова в статті нижче.

Температурний поріг горіння деревини різних порід

В залежності від структури та щільності деревини, а також кількості та характеристик смол, залежить температура горіння дров, їх теплотворність, а також властивості полум’я.

Якщо дерево пористе, то горіти воно буде дуже яскраво та інтенсивно, однак високих температур горіння воно не дасть – максимальний показник становить 500 ℃. А ось більш щільна деревина, як, наприклад у граба, ясена або бука, згорає при температурі близько 1000 °С. Трохи нижче температура горіння у берези (близько 800 ℃), а також дуба та модрини (900 °С). Якщо мова йде про такі породи, як ялина та сосна, то вони спалахують приблизно при 620-630 ℃.

Використання деревини виходячи з її тепломісткості

При виборі різновиду дров варто зважати на співвідношення вартості та тепломісткості тієї чи іншої деревини. Як показує практика, оптимальним варіантом можна вважати березові дрова, у яких ці показники збалансовані найкраще. Якщо купувати дорожчі дрова, витрати будуть менш ефективними.

Для опалення будинку твердопаливним котлом не рекомендують використовувати такі види дерева, як ялина, сосна або ялиця. Річ у тому, що в такому випадку температура горіння дров у котлі буде недостатньо високою, а на димових трубах буде накопичуватися багато сажі.

Низькі показники теплоефективності також і у дров з вільхи, осики, липи та тополі через їх пористу структуру. Крім того, іноді в процесі горіння вільхові та деякі інші види дров вистрілюють вугіллям. У разі відкритої топки печі такі мікро вибухи можуть призвести до пожеж.

Варто відзначити, що якою б не була деревина – якщо вона сира, то горить гірше сухо\ і згорає не до кінця, залишаючи багато золи.

Тепловіддача при згорянні дров у печі

Існує прямий взаємозв’язок між температурою горіння дров у печі та тепловіддачею – чим спекотніше полум’я, тим більше тепла воно виділяє в приміщення. На кількість генерованої теплової енергії впливають різні характеристики дерева. Розрахункові величини можна знайти в довідковій літературі.

Варто зазначити, що всі нормативні показники розраховувалися в ідеальних умовах:

• деревина добре просушена;
• топка печі закрита;
• кисень подається чітко дозованими порціями для підтримки процесу горіння.

Звісно, що в домашній печі створити такі умови неможливо, тому тепла буде виділятися менше, ніж показують розрахунки. Тому нормативи будуть корисні лише для визначення загальної динаміки та порівняння характеристик.

Що собою являє процес горіння

Ізотермічна реакція, при якій виділяється певна кількість теплової енергії, називається горінням. Ця реакція проходить декілька послідовних стадій.

На першому етапі деревина нагрівається зовнішнім джерелом вогню до точки займання. В міру нагрівання до 120-150 ℃ деревина перетворюється у вугілля, яке здатне самозайматися. По досягненню температури у 250-350 ℃ починають виділятися горючі гази – цей процес називається піролізом. Одночасно відбувається тління верхнього шару деревини, що супроводжується білим або бурим димом – це змішані піролізні гази з водяною парою.

На другому етапі в результаті розігріву піролізні гази загоряються світло-жовтим полум’ям. Воно поступово поширюється на всю площу деревини, продовжуючи нагрівання деревини.

Наступна стадія характеризується спалюванням деревини. Як правило, для цього вона повинна розігрітися до 450-620 ℃. Щоб дрова зайнялися, необхідне зовнішнє джерело тепла, яке буде досить інтенсивним для різкого нагріву дерева та прискорення реакції.

Крім того, на швидкість займання дров впливають такі фактори, як:

• тяга;
• вологість деревини;
• переріз і форма дров, а також їх кількість в одній закладці;
• структура деревини – пухкі дрова горять швидше, ніж щільні;
• розміщення дерева щодо потоку повітря – горизонтально або вертикально.

З’ясуємо деякі моменти. Оскільки вологе дерево при горінні в першу чергу випаровує зайву рідину, то розпалюється і згорає воно набагато гірше, ніж сухе. Форма також має значення – ребристі та зазубрені колоди спалахують легше і швидше, ніж гладкі та круглі.

Тяга в димоході повинна бути достатньою, щоб забезпечити приплив кисню і розсіяти всередині топки теплову енергію на всі об’єкти, які знаходяться в ній, але не задути при цьому вогонь.

Четверта стадія термохімічної реакції – стійкий процес горіння, який після спалаху піролізних газів охоплює все паливо, що знаходиться в топці. Горіння проходить дві фази – тління і горіння полум’ям.

В процесі тління згорає утворене в результаті піролізу вугілля, при цьому гази виділяються досить повільно і не можуть спалахнути з причини малої концентрації. В результаті конденсування газів в міру їх охолодження утворюється білий дим. Коли деревина тліє, всередину поступово проникає свіжий кисень, що призводить до подальшого поширення реакції на все інше паливо. Полум’я виникає в результаті згоряння піролізних газів, які переміщуються вертикально в напрямку до виходу.

Поки всередині печі підтримується необхідна температура, подається кисень і є не згоріле паливо, процес горіння продовжується.

Якщо такі умови не підтримуються, то термохімічна реакція переходить у фінальну стадію затухання.

Як визначити температуру горіння в печі на дровах

Вимірювання температури горіння дров у каміні можна виконувати тільки пірометром – ніякі інші вимірювальні прилади для цього не годяться.

Якщо ж такого приладу у вас немає, можна візуального визначити приблизні показники, виходячи з кольору полум’я. Так, полум’я низької температури має темно-червоне забарвлення. Жовтий вогонь свідчить про дуже високу температуру, одержану за допомогою посилення тяги, однак у цьому випадку більша кількість тепла відразу випаровується крізь димову трубу. Для печі або каміна найбільш придатною буде температура горіння, при якій колір полум’я буде жовтим, як, наприклад, у сухих березових дров.

Сучасні печі та твердопаливні котли, а також каміни закритого типу, обладнані системою контролю подачі повітря, щоб коригувати тепловіддачу і інтенсивність горіння.

Жаропродуктивність деревини

Крім значення теплотворності, тобто кількості теплової енергії, що виділяється при згорянні палива, є ще поняття жаропродуктивності. Це та максимальна температура в печі на дровах, якої може досягати полум’я в момент інтенсивного горіння деревини. Даний показник також повністю залежить від характеристик деревини.

Зокрема, якщо дерево має пухку і пористу структуру, воно згорає на досить низьких температурах, утворюючи світле високе полум’я, і дає досить мало тепла. А ось щільна деревина, хоч і набагато гірше розгорається, навіть при слабкому і низькому полум’ї дає високу температуру і велику кількість теплової енергії.

Вологість та інтенсивність горіння

Якщо деревина була зруйнована недавно, то в ній міститься від 45 до 65 % вологи, в залежності від часу року і породи. У такої сировини температура горіння дров у каміні буде невисокою, оскільки велика кількість енергії буде витрачатися на випаровування води. Отже, тепловіддача від сирих дров буде досить низькою.

Досягти оптимальних показників температури в каміні та виділення достатньої для прогріву кількості теплової енергії можна кількома способами:

• Спалювати за один раз у 2 рази більше палива, щоб обігріти будинок або приготувати їжу. Такий підхід загрожує суттєвими матеріальними витратами та підвищеним накопиченням сажі та конденсату на стінках димовідводу і в ходах.
• Сирі колоди розпилюють, колють на невеликі поліна та розміщуються під навісом для просушки. Як правило, за 1-1,5 роки дрова втрачають до 20 % вологи.
• Дрова можна закупити вже добре просушеними. Хоча вони трохи дорожче, зате тепловіддача від них набагато більше.

Варто відзначити, що абсолютно непридатна для використання в якості палива деревина сирої зрубаної тополі та деяких інших порід. Вона пухка, містить дуже багато води, тому при горінні дає дуже мало тепла.

Водночас у березових сирих дров спостерігається досить висока теплотворність. Крім того, придатні для використання сирі поліна з граба, ясеня та інших порід дерева з щільною деревиною.

Як тяга в печі впливає на горіння

Якщо в топку печі надходить недостатня кількість кисню, то інтенсивність і температура горіння деревини знижується, а разом з тим скорочується і її тепловіддача. Дехто вважає за краще прикривати піддувало в печі, щоб продовжити час горіння однієї закладки, проте в результаті паливо згоряє з більш низьким ККД.

Якщо дрова спалюють у відкритому каміні, то в такому випадку кисень вільно надходить у топку. В такому випадку тяга залежить головним чином від характеристик димової труби.

В ідеальних умовах формула термохімічної реакції виглядає приблизно так:

Це означає, що при доступі кисню відбувається згоряння водню і вуглецю, що в результаті дає теплову енергію, водяну пару та вуглекислий газ.

Для максимальної температури згоряння сухого палива в топку повинно надходити близько 130 % кисню, необхідного для горіння. Коли перекривають вхідні заслінки, утворюється надлишок чадних газів, спричинених дефіцитом кисню. Такий недопалений вуглець випаровується у димар, однак всередині топки падає температура горіння і скорочується тепловіддача палива.

Сучасні твердопаливні котли досить часто обладнані спеціальними теплоакумуляторами. Ці пристрої накопичують надлишкову кількість теплової енергії, що генерується в процесі горіння палива за умови хорошої тяги й з високим ККД. Таким способом можна економити паливо.

У випадку з печами на дровах можливостей економити дрова не так вже й багато, оскільки вони відразу ж віддають тепло в повітря. Сама піч здатна зберігати лише невелику кількість тепла, а ось залізна піч і зовсім на таке не здатна – з неї зайве тепло відразу ж йде в трубу.

Так, при збільшенні тяги в печі можна досягти посилення інтенсивності горіння палива та його тепловіддачі. Однак у такому випадку суттєво зростають тепловтрати. Якщо ж забезпечити повільне згоряння дров у печі, то їх тепловіддача буде менше, а кількість чадного газу – більше.

Зверніть увагу, що ККД теплогенератора безпосередньо впливає на ефективність спалювання дров. Так, твердопаливний котел може похвалитися 80 % ефективності, а піч – всього 40 %, причому має значення її конструкція і матеріал.

Висновки

Таким чином, найкращим варіантом з точки зору економії коштів, а також ефективності згоряння і тепловіддачі, можна вважати дрова з берези. Оскільки тверді породи деревини з високою жаропродуктивністю коштують істотно дорожче, вони використовуються у якості дров набагато рідше.