С незапамятных времен люди сталкивались с горением древесины. И с тех пор используют дерево как основной вид топлива, который применяют для обогрева различных помещений и приготовления еды. Несмотря на разнообразие горючих веществ, древесина остается распространенным топливом и в XXI веке, из-за невысокой стоимости, доступности и простоты обращения. Для результативного и безопасного применения ее в печах и каминах необходимо владеть некоторыми сведениями о ее физических и химических особенностях.
Факторы, влияющие на температуру горения
Максимальная температура горения древесины зависит от породы и может быть достигнута при следующих условиях:
- количество содержания влаги — не больше 20%;
- для горения используется замкнутое пространство;
- доступность кислорода в необходимом объеме.
Возможно сжигание и свежих дров, имеющих влажность от 40 до 60%, при этом:
- сырые дрова воспламеняются только в хорошо растопленной печи;
- теплоотдача понизится на 20–40%;
- произойдет увеличение расхода дров, примерно в два раза;
- на стенах печи и дымохода осядет сажа.
Результативность горения будет значительно снижена из-за необходимости повышенной температуры, идущей на испарение воды и сжигание смолы у хвойных пород. В идеальных условиях самая высокая температура горения у бука и ясеня, а самая низкая – у тополя. Бук, лиственница дуб и граб относятся к ценным породам древесины и в качестве топлива не используются. В бытовых условиях для горения древесины в печах используют березу и хвойные породы деревьев, считая, что они дают наибольшую температуру при горении.
Какие дрова горят жарче?
Как уже упоминалось, дрова являются одним из самых используемых видов топлива для обогрева домов, находящихся за пределами города. Учитывая, что все дрова горят при разной температуре, надо выбрать те, которые лучше. Главным условием для горения дров является наличие кислорода, а это в значительной степени зависит от конструкции печи. Кроме того, у каждой древесины свой химический состав и плотность. Чем плотнее дерево, тем больше от него теплоотдача. Особое значение для большей теплоотдачи древесины при горении? кроме плотности и наличия кислорода, имеет влажность дров.
Сухие горят лучше и выделяют больше тепла, чем сырые дрова. Поэтому после распила их складывают в поленницы и просушивают под навесом в течение года. Каждый, кому доводилось топить печь дровами, замечал, что одни из них горят ярко, выделяя много тепла, а другие тлеют и мало нагревают печь. Все, оказывается, зависит от жаропроизводительности дров. По этому показателю самыми подходящими породами для горения в печах являются береза, сосна и осина.
Что выделяется при горении дерева?
При сгорании дерева образуется дым, состоящий их твердых частиц (сажи) и газообразных продуктов горения. В их состав входят вещества, находящиеся в древесине. Продукты, выделяющиеся при сгорании дерева, состоят из азота, углекислого газа, паров воды, сернистого газа и окиси углерода, которая способна гореть дальше.
Подсчитано, что каждый килограмм древесины выделяет при сгорании примерно 800 г газообразных продуктов и 200 г угля. Состав продуктов горения древесины зависит и от условий, при которых происходит этот процесс. Он может быть:
- Неполный – происходит при недостаточном доступе кислорода. В результате горения выделяются вещества, которые способны вновь гореть. К ним относится: сажа, окись углерода и разные углеводороды.
- Полный – возникает при достаточном доступе кислорода. В результате горения образуются продукты – углекислый и сернистый газ, водяной пар, - которые не способны больше гореть.
Описание процесса горения
В процессе горения древесины отмечается несколько этапов:
- Разогрев – происходит при температуре не менее 150 градусов по Цельсию и в присутствии наружного источника огня.
- Воспламенение – необходимая температура от 450 до 620 градусов по Цельсию в зависимости от влажности и плотности древесины, а также от формы и количества дров.
- Горение – состоит из двух фаз: пламенной и тления. Некоторое время оба вида протекают одновременно. После прекращения образования газов горит (тлеет) только уголь.
- Затухание – возникает при прекращении подачи кислорода или когда заканчивается топливо.
Плотная древесина горит медленнее, чем менее плотная вследствие того, что имеет большую теплопроводность. При горении сырых дров много тепла затрачивается на испарение влаги, поэтому они горят медленнее сухих дров. Горение древесины — это физическое или химическое явление? Этот вопрос имеет практическое значение, и от правильной его интерпретации будут зависеть условия максимальной теплоотдачи и длительности горения. С одной стороны, это химическое явление: при горении дров происходит химическая реакция и образуются новые вещества – оксиды, выделяется тепло и свет. С другой, – физическое: во время процесса происходит увеличение кинетической энергии молекул. В итоге получается, что процесс горения древесины – это сложное физико-химическое явление. Знакомство с ним поможет правильно подобрать породы древесины, чтобы обеспечить себя длительным и устойчивым источником тепла.
Особенности дыма, возникающего при горении костра
При подбрасывании дров в костер происходит усиленный выброс дыма и окиси углерода – угарного газа. Причем дым появляется различных цветов:
- Белый – это аэрозоль, состоящая из мелких капелек воды и паров дегтя, выходит из холодной древесины. Дым имеет специфический запах копоти. По мере нагрева полена он испаряется, вспыхивает пламенем и пропадает.
- Серый – исходит из раскаленных, но не горящих поленьев и головешек. Он образуется при высокой температуре из кипящих масел и смол и конденсируется в туман. Частицы его значительно мельче, чем у белого дыма, а сам он легче и суше его.
- Черный – обгоревший деготь, называемый сажей. Он образуется во время разложения углеводородов в пламени при недостаточном окислении.
Дым от костра надолго задерживается в организме и содержит большое количество вредных веществ. Об этом необходимо помнить всем, кто любит сидеть у костра.
Свойства древесины
Различные породы деревьев обладают следующими физическими свойствами:
- Цвет – на него влияют климат и порода дерева.
- Блеск – зависит от того, как развиты сердцевидные лучи.
- Текстура – связана со строением древесины.
- Влажность – отношение удаленной влаги к массе древесины в сухом состоянии.
- Усушка и разбухание – первая получается в результате испарения гигроскопической влаги, разбухание – поглощение воды и увеличение в объеме.
- Плотность – примерно одинакова у всех древесных пород.
- Теплопроводность – способность проводить тепло через толщу поверхности, зависит от плотности.
- Звукопроводность – характеризуется скоростью распространения звука, зависит от расположения волокон.
- Электропроводность – сопротивляемость прохождению электрического тока. На нее влияет порода, температура, влажность, направление волокон.
Перед использованием деревянного сырья для определенных целей прежде всего знакомятся со свойствами древесины, а только потом оно идет в производство.
Достоинства и недостатки древесины
Древесине присущи следующие достоинства:
- отличная обрабатываемость;
- легкая гвоздимость;
- хорошо окрашивается, полируется, лакируется;
- обладает способностью поглощать звуки;
- стойкость к воздействию кислот;
- высокая способность к изгибу.
К недостаткам древесины относят:
- изменение формы и размеров в связи с усушкой и разбуханием;
- низкое сопротивление раскалыванию;
- гниение;
- порча насекомыми;
- загорание при несоблюдении правил безопасности.
Использование древесины в разных отраслях народного хозяйства
Древесина находит широкое применение в следующих отраслях:
- фанерная – шпон, фанера;
- деревообрабатывающая – плиты древесные, спички, изделия столярные, мебель;
- лесозаготовительная – сырье, используемое в лесохимической промышленности, продукция ширпотреба, дрова всех видов;
- лесопильная – различные пиломатериалы;
- лесохимическая – деготь, уголь древесный, кислота уксусная;
- целлюлозно-бумажная – бумага, картон, целлюлоза;
- гидролизная – дрожжи кормовые, спирт этиловый.
Заключение
Древесина – один из самых распространенных материалов в мире. Ее веками используют в строительстве, изготовлении мебели и для отопления жилых помещений. Конструкциями из дерева пользуются в каждой семье. Древесина все чаще используется в различных отраслях промышленности. Основными преимуществами этого материала является экологическая чистота, высокая прочность, легкая обрабатываемость, возможность использовать отходы для топлива и других целей.
