Теплотворная способность древесины. Теплотворность дров. Теплотворная способность гнилой древесины древесина

Теплотворная способность - важнейшая характеристика древесины как надежного строительного материала. Она зависит от многих факторов и может быть точно определена только в лабораторных условиях. Однако, если возникает острая необходимость, приблизительные расчеты можно осуществить с помощью несложных формул.

    Дрова́

    Дрова́ — куски дерева, которые предназначены для сжигания в печах, каминах, топках или кострах для получения тепла, жара и света.

     Каминные дрова в основном заготавливаются и поставляются в пиленном и колотом виде. Содержание влаги должно быть как можно меньшим. Длина поленьев в основном 25 и 33 см. Такие дрова продают  в насыпных складометрах или фасуют, и продают по весу.Высшая и Низшая теплотворная способность Дров

     Покупая дрова для топки печи или камина, рекомендуется учитывать породу древесины, так как горение дров ясеня отличается от горения дров ольхи.

    Для отопительных целей применяются различные дрова. Приоритетной характеристикой, по которой выбирают те или иные дрова для каминов и печей, является  их теплотворная способность, длительность горения и комфорт при использовании (картина пламени, запах). Для отопительных целей желательно, чтобы тепловыделение происходило медленнее, но более продолжительное время. Для отопительных целей лучше всего подходят все дрова из лиственных пород.

    Для топки печей и каминов используют преимущественно дрова таких пород, как дуб, ясень, берёза, лещина, тис, боярышник.

     Особенности горения  дров разных пород древесины:

    - дрова из бука, березы, ясеня, лещины трудно растапливать, но они могут гореть сырыми, потому что имеют небольшую влажность, причем дрова из всех этих пород деревьев, кроме бука, легко раскалываются;

    - ольха и осина сгорают без образования сажи, более того - они выжигают ее из дымохода;

    - березовые дрова хороши для тепла, но при недостатке воздуха в топке, горят дымно и образуют деготь (березовую смолу), который оседает на стенках трубы;
    - пни и корни дают замысловатый рисунок огня;
    - ветки можжевельника, вишни и яблони дают приятный аромат;
    - сосновые дрова горят жарче еловых из-за большего содержания смолы. При горении смоленых дров, резком повышении температуры с треском лопаются маленькие полости в древесине, в которых скапливается смола, и во все стороны разлетаются искры;

    - лучшей теплоотдачей обладают дубовые дрова, единственный их недостаток — они плохо раскалываются, так же как и дрова из граба;

    - дрова из груши и яблони легко раскалываются и хорошо горят, издавая приятный запах;

    - дрова из пород средней твердости, как правило, легко колоть;

    - долго тлеющие угли дают дрова из кедра;

    - дрова из вишни и вяза при горении дымят;

    - дрова из платана легко растапливаются, но тяжело колются;

    - меньше подходят для топки дрова хвойных пород, потому что они способствуют образованию смолистых отложений в трубе и имеют низкую теплотворную способность. Сосновые и еловые дрова легко колоть и растапливать, но они дымят и искрят;

    - к породам деревьев с мягкой древесиной относят также тополь, ольху, осину, липу. Дрова этих пород хорошо горят, дрова из тополя сильно искрят и очень быстро прогорают;

    - бук -  дрова этой породы считают классическими каминными дровами, так как у бука красивая картина пламени и хорошее развитие жара при почти полном отсутствии искр. Ко всему перечисленному следует добавить — буковые дрова имеют очень высокий показатель теплотворной способности. Запах горящих буковых дров тоже оценён высоко — поэтому и для копчения продуктов в основном применяются буковые дрова. Дрова из бука универсальны в применении. Исходя из перечисленного, стоимость буковых дров высокая.

     Теплотворная способность гнилой древесины

    В связи с химическими изменениями, происходящими при гниении древесины, находится вопрос о теплотворной способности гнилой древесины, имеющий практическое значение при оценке дровяного материала.

    Обычно принято думать, что теплотворная способность у гнилой древесины меньше, чем у здоровой. Однако это не всегда так, и в некоторых случаях, наоборот, теплотворная способность при гниении немного увеличивается. Теплотворная способность гнилой древесины, отнесенная к единице веса у гнилой деструктивного типа немного больше, а у гнилой, коррозионного типа немного менее, чем у здоровой древесины (см. табл.). Однако удельная теплотворная способность у гнилой древесины обоих типов гниения будет всегда меньше, чем у здоровой, ввиду значительного уменьшения удельного веса, происходящего при гниении.Высшая и Низшая теплотворная способность Дров

    Количественные исследования химических изменений, происходящих при гниении, можно сделать только при помощи специального химического анализа. Однако о направлении хода разложения можно судить с достаточной точностью и при помощи цветных реакций на целлюлозу и лигнин. Для этой цели тонкие срезы исследуемой древесины обрабатываются соответствующими реактивами и по окраске судят, в какую сторону происходит изменение, в сторону ли растворения лигнина, или целлюлозы.

    Реактивами на целлюлозу и лигнин в этом случае могут служить очень многие вещества. Так, напр., целлюлоза окрашивается от раствора иода — в желтый цвет, от хлор-цинк-иода — в сине-фиолетовый цвет, от иод-иодистого кальция—в розовый или фиолетовый. Лигнин окрашивается: от серно-кислого анилина — в светло-желтый цвет, от пиррола — в красный цвет, от дифениламина — в желтый цвет, от флороглюцина с соляной кислотой — в малиновый цвет, от резорцина — в сине-фиолетовый, от гидрохинона — в мясной цвет и т. д. Наиболее употребительным реактивом для окрашивания целлюлозы является хлор-цинк-иод, а для лигнина — флороглюцин с соляной кислотой.

    Теплотворность дров.

    Теплотворность дров,она же – теплота сгорания дров, она же – теплотворная способность дров.

    Дрова – соразмерные очагу куски древесины, используемые для разведения и поддержания в нем огня.
    Теплотворная способность дров – важнейший показатель их качества, как вида топлива. Дрова разных пород дерева имеют разную удельную теплоту сгорания и это нужно учитывать при их выборе.

    Различают высшую и низшую теплотворность древесины.

    Теплотворность древесины называется высшей, если учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.
    Теплотворность древесины называется низшей, если не учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.
    Теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения, называется скрытой теплотой горения.

    Теплотворная способность ДровВысшая и низшая теплотворность древесины называются ее абсолютной и рабочей теплотворностью, соответственно.

    Определение абсолютной и рабочей теплотворности древесины

    Абсолютная теплотворность древесины определяется путем полного сжигания в калориметре исследуемого образца с последующим охлаждением всех продуктов горения к исходной температуре и конденсацией водяного пара.

    Рабочая теплотворность древесины определяется путем полного сжигания в калориметре исследуемого образца без последующего охлаждения всех продуктов горения к исходной температуре и без конденсации водяного пара.

     Теплотворная способность Дров

    Рабочая теплотворность всегда меньше, чем абсолютная.

    На практике, никогда не удается охладить продукты сгорания до полной конденсации водяного пара. Поэтому, рабочая (низшая) теплотворность топлива имеет широкое практическое применение, тогда как абсолютная (высшая) теплотворность используется только в расчетах теоретического характера.

    Рабочая (низшая) теплотворность древесины, приведенная к занимаемой им единице массы или объема топлива, называется рабочей удельной теплотой сгорания, или просто – удельной теплотворностью.

    Удельная теплота сгорания древесины

    Удельная теплота сгорания древесины

    Удельная теплота сгорания древесины – это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании массовой или объемной единицы топлива. Зависит от химического состава и количественного содержания горючего вещества в единице массы или объема топлива. Определяется экспериментально для каждой породы дерева и является справочной величиной. Имеет наибольшее практическое применение.

    Различают массовую и объемную удельные теплотворности

    Массовая удельная теплотворность – это количество тепла, полученное от сгорания 1 кг древесины.
    Мало зависит от породы дерева, поскольку 1 кг древесины любой породы дерева содержит примерно равное количество горючего вещества, близкого по своему составу.
    Измеряется в Дж/кг, кал/кг, или в кратных к ним единицах.

    Объемная удельная теплотворность – это количество тепла, полученное от сгорания 1 м3 или 1дм3 древесины.
    Напрямую зависит от породы дерева, поскольку разные породы дерева имеют различную плотность и, соответственно – разное количество горючего (теплотворного) вещества в единице своего объема.
    Измеряется в Дж/м3, кал/м3, или в кратных к ним единицах.

    Объемная удельная теплота сгорания древесины широко применяется на практике, как качественная и количественная характеристика теплотворности дров.

    Состав и теплотворная способность древесины

    . При правильном ведении лесного хозяйства на топливо может расходоваться только естественный прирост древесины. Превышение количества расходуемой древесины по сравнению с естественным приростом ведет к уничтожению лесных массивов, изменению климата, пересыханию рек, ухудшению условий, способствующих развитию всякого рода растительности.

    Древесина в большинстве топочных устройств сжигается в виде дров, и только в энергетических котельных крупного масштаба, оборудованных мощными котлами, дрова заменяют рубленой щепой, которую и сжигают в механических топках. В состав растительной ткани входят целлюлоза и лигнин как основные вещества, образующие клеточки и сосуды, наполненные соком и воздухом. Кроме того, древесина содержит небольшое количество смолы, дубильных веществ, белков и пр. Состав органической массы древесины (одновременно и состав горючей массы, так как в древесине имеются только следы серы) весьма устойчив и мало изменяется в зависимости от породы дерева, что подтверждается цифровыми значениями. Также мало изменяется и теплотворная способность органической массы. Засоренность древесного топлива золой очень небольшая и мало изменяющаяся. Теплота сгорания древесины
    Зольность на сухое вещество составляет Az— 1%, и только для сплавных дров она иногда повышается вследствие засорения древесной коры песком. Повышение это вообще незначительно, и отмечаются только единичные случаи, когда зопьность доходит до Ас =2%. Второе слагаемое внешнего балласта — влага, — наоборот, колеблется в дровах в больших пределах. Свежесрубленное дерево, если к тому же оно срублено не зимой, когда влажность меньше, имеет влажность, доходящую до 50 % и более. Пролежав после рубки около года в лесу, дрова высыхают, и их влажность доходит до 30%. Эти так называемые воздушносухие дрова и следует использовать для сжигания. Вывозить из леса свежесрублен-ные дрова нерационально, так как приходится расходовать энер гию на перевозку большого количества находящейся в них воды. 

    Если дрова доставляются на место их сжигания сплавом, ю влажность несколько повышается, однако после выдерживания их на складе восстанавливается прежняя влажность.

    Раньше предполагали, что в сплавных дровах вследствие их длительного нахождения в воде происходит выщелачивание горючих составных частей, вследствие чего понижается теплотворная способность дров; однако проведенные в этом направлении опыты этих предположений не подтвердили. Присутствие влаги в любом топливе всегда снижает его рабочую теплотворную способность, но особенно резко это сказывается на дровах и торфе, теплотворная способность органической массы которых невысока, а влажность, наоборот, очень высокая. Таким образом, воздушносухие дрова имеют теплотворную способность, колеблющуюся около 3 000 кшя/кг.

    Эта теплотворная способность мало зависит от породы дров, что на первый взгляд кажется странным, так как всем известно, что березовые или дубовые дрова лучше еловых или осиновых. Это недоразумение происходит потому, что приобретают дрова не по весу, а по объему, а вес 1 м3 дубовых или березовых дров больше, чем еловых или осиновых. Правда, различные породы деревьев отличаются друг от друга по молекулярному строению древесины, что сказывается, например, на размерах и цвете факела при горении. Требования, предъявляемые к дровам. Дрова подразделяются на однородные и смешанные. Примесь иных пород в однородных дровах допускается до 5%, считая по кубагург сдаваемой партии Гакже классифицируются дрова по влажности, причем различают сухие, полусухие и сырые. В сухих дровах влажность не превышает 25%. Сырыми считаются дрова, влажность которых превышает 35%

    Если анализа на влажность не производят, то сухими считают дрова, пролежавшие в лесу или на складе год после заготовки. К полусухим относят дрова весенней заготовки, пролежавшие не менее шести месяцев после рубки, в том числе не менее двух летних месяцев. Сортируют дрова по породам и количеству допускаемой гнили. разбивая на четыре группы. Поленья пилят следующих размеров: 0,35; 0,5; 0,75; 1,0 м. Допускается заготовка дров и комбинированной длины для последующей перерезки на стандартные размеры. Наиболее распространен метровый размер полена. Объемной единицей измерения служит кубический метр, весо-зой — тонна.

    Вес дров. Удельный вес плотной древесины, исключая пустоты, почти одинаков для всех пород дерева и равен 1,5. Кажущийся удельный вес древесины непостоянен и зависит от пористости той или иной породы. Ниже приведены цифры кажущегося удельного веса (включая воздух и воду) для древесины различных пород с влажностью на рабочий состав, равной 30%. Практически приходится определять вес дров, сложенных в поленницы, причем этот вес будет в значительной степени зависеть от влажности дров.

    Дрова — топливо малотеплотное, т. е. в единице объема содержится мало калорий; поэтому дрова невыгодно перевозить на значительное расстояние от места заготовки, так как железнодорожные вагоны не догружаются по весу.

    Являясь местным топливом, дрова в лесных районах СССР зачастую бывают единственным видом топлива- Условия их сжигания хорошо изучены. При пониженной теплотворной способности у дров имеются и существенные преимущества — это легкая воспламеняемость, отсутствие серы и малозольность, что позволяет ограничиваться весьма примитивными и в то же время работающими достаточно эффективно топочными устройствами.

    Благодаря этим особенностям дрова являются топливом, широко распространенным в быту. Древесная рубленая щепа. Применение механических топок и механизация подачи древесного топлива в котельных установках большой мощности заставили перейти к дроблению дров на щепу размерами 50X30X5 В таком виде древесину можно перемещать при помощи устройств, аналогичных используемым для кусковых топлив. Угольные механические топки лишь со сравнительно незначительными видоизменениями приспосабливают к сжиганию этого рода топлива.

    Расходы на рубку, включая сюда затраты на дроворубочные машины и электроэнергию (около 7,5 квт-ч/т), окупаются тем, что дрова, идущие на рубку, можно значительно увеличивать по длине и не колоть. Подобную же разделку на мелкие части приходится производить при сжигании пней или отбросов лесопильных заводов. Вес 1 м3 абсолютно сухой щепы равен в среднем 150 кг/м3\ для таких же условий вес древесных опилок равен 180 кг/м3.

    К топливам, по своей структуре близко подходящим к древесине, принадлежат: одубина, лузга подсолнуха, льняная костра, рисовая шелуха, солома и т. д. В табл. 10 приводятся характеристики горючей массы теплотворной способности и балласта для части этих топлив. Как топливо иногда используется городской мусор. Он имеет зольность на сухое вещество около 40—45% и влажность от 50 до 60%, в зависимости главным образом от сезона; весной и осенью влажность повышается. Количество мусора, приходящееся на одного жителя, в среднем может быть принято равным 0,5 кг в сутки.

    Древесный уголь.

    При накаливании топлива без доступа воздуха, как уже указывалось выше, топливо распадается на летучие вещества и твердый остаток — кокс. На этом принципе основано и углежжение. Б примитивных формах оно может производиться в ямах, куда складываются дрова, сверху накрываемые 'слоем земли. Дрова частично поджигают, в процессе горения развивается высокая температура; остальная, большая часть дров начинает газифицироваться, а количество проникающего в кучу кислорода воздуха настолько невелико, что уголь и летучие вещества в своей значительной массе не сгорают. Такой способ добычи угля до некоторой степени может быть оправдан небольшими единовременными затратами и отсутствием необходимости перевозки дров на значительные расстояния.

    Более рациональным способом является сухая перегонка дерева в печах с использованием летучих веществ для получения из них высокоценных продуктов, например, метилового спирта, уксусной кислоты и пр. Древесный уголь в этом производстве получается как промежуточный продукт. Древесный уголь является по сравнению с дровами топливом более теплоплотным, в нем значительно уменьшен внутренний балласт, снижена влажность и только несколько повышен процент зольности. Благодаря отсутствию серы древесный уголь является лучшим топливом для металлургических процессов.

    Конечно, современный масштаб потребления топлива гигантскими установками черной металлургии не дает возможности базироваться на этом топливе, и древесный уголь по преимуществу расходуется в более мелких устройствах. Большое применение он находит в бытовом потреблении топлива. В связи с развитием механизации сельского хозяйства открываются широкие перспективы использования древесного топлива, в частности угля, и соломы в качестве местного горючего для тракторов взамен дальнепривозного жидкого топлива. В итоге процесса углежжения получается выход угля около 25%, считая от веса загруженного топлива. Выход летучих, считая на органическую массу, около 11%, зольность на сухое вещество Ас около 2%, влажность около 10%. Древесный уголь сильно гигроскопичен, способен поглощать влагу и газы. Удельный вес его плотной массы близок к древесине и также может быть принят равным 1,5. Складочный вес 1 м3 зависит от породы дерева и может быть принят для березового угля 200 кг, для хвойного — 150 кг.

    Теплотворная способность древесины зависит от породы, возраста дерева, условий произрастания, места в стволе и т. д. Различают высшую, или абсолютную, теплотворную способность, выражающую количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг древесины, рабочую теплотворную способность древесины с учетом влажности и зольности древесины и удельную теплотворную способность, представляющую отношение рабочей теплотворной способности к объемному весу древесины. Удельная теплотворная способность дает практическую характеристику теплотворной способности древесины.

    Теплота сгорания древесиныВысшая теплотворная способность древесины определяется как сумма теплотворных способностей отдельных химических элементов, получаемых при их свободном сгорании. Точное определение высшей теплотворной способности древесины производится в лаборатории калориметрическим путем.

    Рабочая теплотворная способность в Ккал может быть определена по эмпирической формуле проф. Надеждина:

    QPc =4370—50 W для воздушно-сухой древесины

    и

    QPB = 3870—45 W для сплавной древесины,

    где W—относительная влажность древесины в процентах

    Теплотворная способность древесины в большей степени зависит от влажности. С увеличением (влажности древесины ее теплотворная способность понижается. Древесина с влажностью 70% практически не горит.

    Жаропроизводительность, или температура, развиваемая древесиной при сгорании (температура сгорания), теоретически равна 1547°. Практически с учетом потерь (охлаждение пламени избытком воздуха, теплопотери и пр.) жаропроизводительностъ лежит в пределах от 700 до 1200° и в среднем принимается в 1000—1025°.

    Паропроизволительная способность древесины, т. е. количество воды в кг, превращаемое в пар при сгорании 1 кг древесины, невелика и в среднем равна 3,8 кг.

    Похожие товары

    Применяемые лесные материалы разделяют на круглый и пиленый. Круглый лесной материал (бревна) различают по диаметру в тонком конце, называемом отрубом.
    В данной статье описывается строение древесины под корой.
    В тех местах, где, несмотря на все необходимые меры, всё же есть опасность отсыревания древесины, нужно её обязательно обработать специальными антисептическими составами.
    Средство «СЕНЕЖ ОГНЕБИО» предназначено для комплексной огнезащиты и биозащиты противопожарной древесины - защ
    Значение твердости древесины для каждого вида находится в определенном диапазоне, который в таблице не приводится.
    При переработке древесины на пиломатериалы выход продукции в среднем определяется в 65%, а 35% составляют от