Температура горения дров в печи, котле и камине: тепловые свойства, факторы влияния, чем измерить

Что представляет собой процесс горения

Изотермическая реакция, при которой выделяется некоторое количество энергии тепла и именуется горением. Эта реакция проходит несколько последовательных стадий.

На начальной стадии древесина разогревается внешним источником огня до точки возгорания. По мере нагрева до 120-150 ? древесина преобразуется в угли, которая способна самовоспламеняться. По достижении температуры в 250-350 ? начинают выделяться горючие газы – данный процесс именуется пиролизом. Одновременно происходит тление лицевого слоя древесины, которое сопровождается белым или бурым дымом – это смешанные газогенераторные газы с паром перегретым.

На втором шаге в результате разогрева газогенераторные газы воспламеняются светло-жёлтым пламенем. Оно понемногу распространяется на всю территорию древесины, продолжая нагрев древесины.

Температура горения дров в печи, котле и камине: тепловые свойства, факторы влияния, чем измерить

Следующая стадия отличается воспламенением древесины. В основном, для этого она должна разогреться до 450-620 ?. Чтобы дрова воспламенились, нужен внешний тепловой источник, который будет довольно интенсивным для резкого нагрева дерева и ускорения реакции.

Также, на скорость возгорания дров воздействуют такие факторы, как:

  • тяга;
  • влага дерева;
  • сечение и форма дров, и также их кол-во в одной закладке;
  • древесная структура – рыхлые дрова воспламеняются быстрее, чем плотные;
  • расположение дерева относительно воздушного потока – в горизонтальном положении или вертикально.

Проясним определенные моменты. Потому как влажное дерево при возгорании первым делом испаряет дополнительную жидкость, то зажигается и горит оно гораздо хуже, чем сухое. Форма также имеет большое значение – ребристые и зазубренные бревна загораются легче и быстрее, чем гладкие и круглые.

Тяга в дымоотводе должна быть достаточной, чтобы гарантировать приток кислорода и рассеять в середине камеры сгорания энергию тепла на все находящиеся в ней объекты, однако не задуть при этом огонь.

Четвертая стадия термохимической реакции – стойкий процесс горения, какой после вспыхивания газогенераторных газов охватывает все которое находится в камере сгорания горючее. Горение проходит две фазы – тление и горение пламенем.

Температура горения дров в печи, котле и камине: тепловые свойства, факторы влияния, чем измерить

В процессе тления горит появившийся в результате пиролиза уголь, при этом газы выделяются очень медленно и не могут воспламениться из-за причины небольшой концентрации. В результате конденсирования газов по мере их охлаждения образуется белый дым. Когда древесина тлеет, вовнутрь понемногу проникает свежий кислород, что приводит к последующему распространению реакции на все другое горючее. Пламя появляется во время сгорания газогенераторных газов, которые перемещаются вертикально в направлении к выходу.

Пока в середине печи поддерживается нужная температура, подается кислород и есть не сгоревшее горючее, процесс горения длится.

Если подобные условия не поддерживаются, то термохимическая реакция переходит в окончательную стадию – затухание.

Что такое горение?

Но прежде чем разбираться, какая температура горения дров в печке, нелишним будет изучить, что же вообще такое горение.

Температура горения дров в печи, котле и камине: тепловые свойства, факторы влияния, чем измерить

Казалось бы, ответ на этот вопрос максимально прост. Кто же не видел открытый огонь? Однако при более подробном изучении вопроса он становится уже не столь простым. А ведь знать о нем больше нужно хотя бы для того, чтобы лучше разобраться в основном рассматриваемом вопросе.

Само горение принято делить на три этапа: разогрев, возгорание пиролизных газов и воспламенение. Изучим каждый из них.

Разогревом называют стадию, когда древесина нагревается до 120-150 градусов, она начинает обугливаться. Уголь, образующийся при этом, может самовоспламениться. Если нагреть дерево до 250-350 градусов, то начнется пиролиз – процесс распада древесины на газообразные составляющие. Дерево начинает тлеть, но пламя не появляется.

Если дополнительно повысить температуру, то газы, образуемые при пиролизе, воспламенятся. Пламя довольно быстро охватит всю зону, подвергшуюся разогреву. Огонь здесь обычно имеет светло-желтый оттенок.

Наконец, воспламенение – оно происходит, когда температура дров доходит до 450-620 градусов (зависит от ряда факторов, которые рассмотрим чуть позже). На этой стадии огонь становится самоподдерживающимся, может охватывать дополнительные участки.

Как видите, все гораздо сложнее, чем думают практики, неоднократно разводившие огонь.

Особенность конструкции

Но не только высокая производительность является преимуществом такой конструкции.

Весь смысл длительного горения заключается в том, что прогорает одновременно не вся закладка дров, как это происходит в классической печи, а только верхний слой.

Температура горения дров в печи, котле и камине: тепловые свойства, факторы влияния, чем измерить

Принцип работы

Это становится возможным по причине забора воздуха сверху, а не снизу через зольник. Таким образом, прогорание топлива происходит постепенно, в верхнем его слое. Когда этот слой сгорает, через регулятор подается новая порция кислорода, причем ровно столько, сколько нужно для сгорания верхнего слоя. Это и обеспечивает такую продолжительность горения и возможность контроля над процессом.

Главным моментом в печи камине остается поддержание длительного горения, в процессе которого происходит полный распад топливных элементов. В результате этого процесса формируются большие объемы горячих газов и стабильно выделяется большое количество тепла.

Реализация вторичного дожига происходит во второй камере (верхней).

В топливной камере, куда закладываются дрова, происходит первичное сгорание топлива. По патрубку горячий дым поднимается вверх и там уже догорает полностью. Вот для стимуляции вторичного дожига дров и предусмотрено в конструкции наличие патрубков, через которые происходит поступление кислорода.

Сегодня получили большое распространение две системы длительного горения, реализуемые в таких приборах. Это канадская система Булерьян и Прибалтийская Стропува. При этом система Бурельян пользуется большой популярностью в нашей стране из-за небольших габаритов и невысокой цены. А вот система Стропува менее распространена по причине высокой цены и большого количества технических параметров.

Традиционно система Бурельяна (именно эта технология будет использовать в описываемой нами печи-камине длительного горения) представляет собой небольшую печь, состоящую из двух камер.

В нижней камере происходит основное сгорание дров, в результате чего образуется древесный газ. Нагреваясь, он поднимается вверх и поступает во вторую камеру, которая находит выше первой.

Схема печи с варочной поверхностью длительного горения

Здесь происходит диффузия горячего газа с воздухом и вторичное сгорание.

Еще одним отличием от традиционной печи-камина является место расположения дверцы топки. Если обычно она крепится снизу, то здесь конструкция будет несколько иная.

Само время горения подсказывает, что для процесса понадобится большое количество дров, которое должно где-то находиться.

Именно с этой целью, нижняя камера (или топка) должна быть больших размеров, а дверца, через которую закладываются дрова, находится достаточно высоко.

Температура горения дров в печи, котле и камине: тепловые свойства, факторы влияния, чем измерить

Особенности печи длительного горения

В печи камине зольник играет роль исключительно техническую и предназначен для очищения печи от остатков золы, которой остается совсем немного после двойного сгорания топлива. Учитывая тот факт, что воздух поступает через специальное отверстие, расположенное в верхней части печи, дверца зольника должна быть абсолютно герметичной.

Иначе ни о каком длительном горении не будет и речи, если кислород будет поступать снизу печи.

Итак, резюмируя особенности конструкции печи камина длительного горения, можно выделить следующие моменты:

  • большой объем топочной (загрузочной) камеры;
  • разделение основной топки на две части: верхнюю и нижнюю камеры;
  • отсутствие поддувала;
  • регулируемая подача кислорода сверху.

Чем выше влажность дров, тем меньше будет КПД печи. Поэтому для горения рекомендуется использовать топливо влажностью не более 20%.

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, генерируемой 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.

Виды углей и их свойства

Все угли, добываемые из наших недр и пригодные к сжиганию в топках котлов и печей, делятся на 3 группы:

  • бурые;
  • каменные;
  • антрацит.

Из всех перечисленных бурые угли считаются наиболее молодыми, включают в себя множество летучих примесей и отличаются бурым цветом, отсюда и возникло их название. Данное топливо содержит до 70% чистого углерода и до 40% влаги. По этой причине теплоотдача и температура горения бурого угля самые низкие среди прочих. Он легко загорается, поскольку низшая температура воспламенения составляет всего 250 ºС, но и теплота сгорания невысока – около 3600 ккал/кг, а температура сжигания – около 1900 ºС.

Из-за своих низких показателей теплотворной способности ископаемое в естественном виде очень редко используется в качестве энергоносителя для обогрева частных домов. Другое дело – брикетированный уголь, его теплоотдача составляет 5000 ккал/кг.

Следующими по возрасту идут каменные угли, они действительно старше и залегают еще глубже в недрах, чем бурые (до 3 км). Чистого углерода в них – до 95%, воды – 12%, а летучих примесей – до 30%. Благодаря этому теплоотдача каменного горючего составляет 7000 ккал/кг, хотя для его розжига потребуется температура 400 ºС. Данное топливо теоретически сгорает при 2100 ºС, хотя температура горения каменного угля в печи никогда не достигает таких значений. Максимум, что может быть – это 1000 ºС. На практике это самый распространенный вид топлива, применяющийся в качестве энергоносителя для обогрева зданий.

Самый древний и глубокозалегающий вид – это антрацит, на 95% и более состоящий из углерода. Примесей и влаги практически не имеет, отличается наивысшей удельной теплоотдачей (порядка 8500 ккал/кг). А вот разжечь такое топливо непросто: самый низкокалорийный сорт антрацита возгорается при температуре 600 ºС. Теоретическая температура горения – 2250 ºС. Антрацит – отличное во всех отношениях топливо с низкой зольностью и малодымное, но цена его высока.

Какие дрова наилучшие

Многолетнее использование дров свидетельствует о следующем:

  • твердые лиственные породы являются самыми качественными. Это ольха, акация, береза, граб, дуб, вяз, бук. Они длительно горят и обладают высокой теплотворностью;
  • мягкие лиственные деревья (осина, тополь, липа, ива) сгорают быстро, не образовывая тлеющих углей. Дрова из такого материала поддерживать постоянную температуру в топочной камере неспособны;
  • хвойные деревья содержат большое количество смолы. Дрова могут поддерживать отдаваемое тепло, но при этом образуют много дыма, который сажей оседает на стенки печи.

Характеристики горения различных пород древесины.

  • груша, яблоня, можжевельник и вишня наполняют дом приятным ароматом;
  • пеньки и корни деревьев дают замысловатый необычный рисунок огня;
  • буковый материал долго горит, обеспечивая постоянное тепло;
  • еловые и сосновые дрова при сгорании потрескивают и рассыпаются искрами.

Следует напомнить, что без кислорода ничто разжечь невозможно

Поэтому в зону сгорания важно обеспечить подачу воздуха. Древесина разных пород отличается между собой плотностью и химическим составом

Получается, чтобы получить требуемую тепловую энергию, поленьев одного вида придется сжигать больше, чем другого. А это и количественные, и финансовые расходы.

Для длительного и эффективного горения древесное топливо должно быть сухим. Для этого его следует хранить под навесом.

Сжигая поленья, потребитель получает нужное количество тепла, которое расходуется на обогрев воды, жилых комнат, приготовление еды. Сухие дрова сгорают максимально, а с влажными поленьями будут проблемы, так как часть энергии расходуется на устранение влаги. Она играет роль изолятора, препятствующего доступу кислорода к углероду. Чем меньше содержание воды в дровах, тем проще их разжечь.

Выбор дерева для дров

Чтобы печь хорошо нагревалась, ей нужны три вещи: кислород, топливо и тепло. Конечно, много зависит от породы дерева. Лучшие дрова для печи:

  • сосна;
  • ель;
  • пихта;
  • ясень;
  • дуб;
  • бук;
  • берёза;
  • клён;
  • яблоня (приятный благовонный аромат).

Существует несколько видов деревьев, которая очень хорошо подходят для топлива

У дров этих пород высокая теплоотдача и низкая дымовая эмиссия. К хорошим дровам можно отнести древесину:

  • кедра;
  • вишни;
  • грецкого ореха.

Они дают удовлетворительную среднюю температуру, легко горят и не дают сильного дыма. Не рекомендуются дрова следующих пород:

  • кипарис;
  • вяз;
  • осина;
  • липа;
  • тополь.

Их древесина при сжигании даёт низкую температуру, быстро сгорает или плохо горит, у некоторых пород едкий дым.

Хвойные дрова дешевле. Смола, содержащаяся в хвойных породах, вызывает сильную искру во время горения. По этой причине такие виды непригодны для открытых каминов. Однако в закрытых каминах или духовых шкафах эти породы при горении дают очень приятный запах, а смола создаёт типичный треск в огне. Ель не горит долго, но позволяет получить очень высокие температуры.

Оптимальным выбором для сжигания в печи является древесина берёзы. Это довольно распространённое дерево. Цена дров из него небольшая, а температура горения берёзы достаточно высокая.

Принцип работы печи камина длительного горения

Подробно разбирая схему камина и печи, мы не раз говорили, что одним из основных элементов отопительной конструкции является топка, дымоход и зольник.

Так вот особенность печей длительного горения как раз и заключается в том, что в ней отсутствует зольник, через который происходит забор холодного воздуха.

Температура горения дров в печи, котле и камине: тепловые свойства, факторы влияния, чем измерить

Схема печи длительного горения

Зольник выполняет функцию не только поддувала, но и позволяет производить систематическую очистку от золы и пепла камин. Здесь же принцип работы таков, что продуктов горения практически не остается.

А кислородом, напрямую участвующим в процессе горения печи, дровяная печь камин снабжается через специальное отверстие. Это своеобразный приточный патрубок, который позволяет регулировать приток кислорода и, соответственно, влиять на интенсивность горения печи.

Температура горения дров в печи, котле и камине: тепловые свойства, факторы влияния, чем измерить

Чугунная печь длительного горения

Ключевым моментом печи камина длительного горения является необходимость обеспечения достаточного количества кислорода. Это позволит поддерживать стабильное горение топлива в камере и обеспечит экономичный расход дров.

Принцип работы дровяной печи камина длительного горения похож на пиролизный агрегат, где основное тепло образуется не от сгорания дров или угля, а от газификации твердого топлива. И хотя в этой статье мы рассматриваем конструкции, отапливаемые дровами, принцип у всех агрегатов длительного горения будет аналогичным.

Сам процесс горения происходит в закрытом пространстве, откуда через специальную трубу, высвобождается древесный газ. Дальше нагретый газ идет во вторую, где происходит смешивание с вторичным воздухом, закаченным вентилятором.

Это обеспечивает беспрерывный процесс, который происходит до тех пор, пока полностью не сгорят дрова. При этом температура горения порой достигает 1200 градусов. При этом сырье расходуется очень медленно, по мере необходимости, что существенно увеличивает экономичность такого камина печи.

Высокий КПД (80-85%) печей каминов продолжительного горения также достигается благодаря удачному расположению теплообменника, который представляет собой водяную рубашку.

Устройство помогает равномерно прогревать водяной контур по всему периметру, увеличивая теплоотдачу. Температура отходящих газов обычно не превышает 130-150 градусов. Тепло, выделяющееся в камине, максимально эффективно прогревает теплоноситель.

Температура горения дров в печи, котле и камине: тепловые свойства, факторы влияния, чем измерить

Конструкция печи

Учитывая то, что тление происходит крайне медленно, камины длительного горения, в отличие от пиролизных печей и котлов, не так требовательны к качеству и влажности топлива. Конечно, производительность тоже уменьшится при влажных дровах (более 30%), но не так сильно упадет, как в пиролизном котле.

Очень многие модели работают на основе на сыпучих древесных веществах (опилки, щепки), на торфяных брикетах или на базе древесных кусков, срезов. Но это скорее заводские модели. А вот конструкции, выполненные своими руками, лучше отапливать все же дровами.

Сама модель печи длительного горения появилась на рынке сравнительно недавно. В начале 21 века компания Stropuva благодаря инженеру Эдмунтасу Штропайтис нашла решение проблемы постоянного добавления топлива в котел.

Именно он первым придумал подачу кислорода сверху, благодаря чему став возможен реализации длительного горения. На сегодняшний день это наиболее практичное устройство для обогрева дачи, уровень производительности которого достигает 70, а иногда и 100%.

Плотность древесины

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 ℃.

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.

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.

Конечно, для крайнего случая подойдут какие угодно дрова, в том числе и полученные из разбитого деревянного ящика. Но если речь идет о постоянном отоплении, то лучше выбирать породы дерева, характеризующиеся самой высокой теплоотдачей. Коэффициент теплоотдачи зависит от нескольких факторов, в том числе – от плотности материала.

Твердые породы – те же, что широко используются в строительстве и отделке: дуб, береза, бук. Наибольшая теплоотдача свойственна дубу, но, так как дуб относится к разряду ценных пород дерева, то в качестве топлива он используется редко

  • Среднетвердые – к ним относятся хвойные породы – ель, сосна, лиственница, и породы фруктовых деревьев – яблоня, груша. Поленья из них дают меньше тепла, но быстро разгораются, и распространяют чудесный аромат.
  • Мягкие – ольха, осина, характеризуются небольшой теплоотдачей, но, благодаря низкому содержанию влаги, сгорают, почти не образуя сажи. Такие дрова прекрасно подходят для камина, так как последний чаще служит декоративным элементом, чем действительным источником тепла, как печь.

Не секрет, что поленья из свежесрубленного дерева, вне зависимости от породы, горят плохо: долго не разгораются, дают меньше жара, коптят и так далее. Для того чтобы процесс сгорания обеспечил максимум тепла, древесина должна быть хорошо высушена. Содержание влаги не должно превышать более 15-20%

Чтобы определить степень сухости, можно провести звуковой тест: если при соударении двух поленьев раздается звонкий звук, то дрова готовы к употреблению.

Как тяга в печке оказывает влияние на горение

Если в топочную камеру печи поступает маленькое количество кислорода, то интенсивность и температура горения древесины уменьшается, а одновременно с тем уменьшается и ее отдача тепла. Многие любят закрывать поддувало в печке, чтобы увеличить время горения одной закладки, впрочем в результате горючее горит с более невысоким КПД.

Если дрова сжигают в открытом камине, то в этом случае кислород свободно поступает в топочную камеру. В этом случае тяга зависит в основном от параметров дымовой трубы.

В оптимальных условиях формула термохимической реакции смотрится приблизительно так:

Это означает, что при доступе кислорода происходит сгорание водорода и углерода, что в результате даёт энергию тепла, пар перегретый и углекислый газ.

Для самой большой температуры сгорания сухого топлива в топочную камеру должно поступать около 130 % кислорода, нужного для горения. Когда входные заслонки перекрывают, образуется излишек угарных газов, вызванных минусом кислорода. Такой недожженный углерод улетучивается в дымоотвод, впрочем в середине камеры сгорания падает температура горения и уменьшается отдача тепла топлива.

Современные котлы на твердом топливе достаточно часто оснащены специализированными теплоаккумуляторами. Данные устройства копят лишнее кол-во энергии тепла, генерируемой в процессе горения топлива при условиях хорошей тяги и с большим коэффициентом полезного действия. Таким вариантом можно экономить горючее.

В случае с дровяными печами возможностей экономить дрова не очень то и много, потому как они тут же отдают тепло в воздух. Сама печка способна хранить лишь минимальное количество тепла, а вот металлическая печь и совсем на это не способна – из нее лишнее тепло тут же уходит в трубу.

Так, при увеличении тяги в печи можно достичь усиления интенсивности горения топлива и его отдачи тепла. Однако в этом случае значительно увеличиваются потери тепла. Если же обеспечить медлительное сгорание дров в печи, то их отдача тепла окажется меньшей, а кол-во угарного газа – больше.

Нужно обратить внимание, что КПД теплогенератора влияет напрямую на результативность сжигания дров. Так, тт котел может похвалиться 80 % эффективности, а печь – всего 40 %, причем имеет большое значение ее конструкция и материал

Аналогичным образом, самым лучшим вариантом с точки зрения экономии средств, и также эффективности сгорания и отдачи тепла, можно считать березовые дрова. Потому как твёрдые породы дерева с высокой жаропроизводительностью стоят не дешево, они применяются в качестве дров гораздо реже.

О сжигании угля в печах

Приведенные выше значения температур в градусах для каждого вида топлива являются теоретическими. То есть, они достижимы при идеальных условиях сгорания энергоносителя, чего в реальной жизни, да еще и в домашних условиях, не бывает. Более того, сильно перегревать кирпичную печку или металлический котел нет смысла. Они не рассчитаны на подобные режимы.

По большому счету, интенсивность горения угля в печке зависит от количества подаваемого воздуха. Угли лучше всего отдают тепло при стопроцентной подаче воздуха, но на практике этого не происходит, поскольку мы ограничиваем его количество заслонкой или задвижкой. Иначе температура в камере сжигания слишком возрастет, а так она находится в пределах 800—900 ºС.

Что касается твердотопливного котла, то чересчур интенсивный режим горения может вызвать быстрое вскипание теплоносителя и последующий взрыв. Поэтому данный вид твердого топлива сжигают в котлах двумя способами:

  • традиционный, с загрузкой в топку и ограничением количества воздуха.
  • с помощью дозированной подачи, реализованной в автоматических котлах.

Факторы, влияющие на температуру горения

Температура горения дров в печи зависит не только от породы древесины. Значимыми факторами также являются влажность дров и сила тяги, которая обусловлена конструкцией теплового агрегата.

Влияние влажности

У свежесрубленной древесины показатель влажности достигает от 45 до 65%, в среднем – около 55%. Температура горения таких дров не поднимется до максимальных значений, так как тепловая энергия будет уходить на испарение влаги. В соответствии с этим снижается теплоотдача топлива.

Чтобы при сгорании древесины выделялось необходимое количество теплоты, используются три пути:

  • для обогрева помещений и приготовления пищи используется почти вдвое больше свежесрубленных дров (это оборачивается ростом расходов на топливо и потребностью в частом обслуживании дымовой трубы и газоходов, в которых будет оседать большое количество сажи);
  • свежесрубленные дрова предварительно высушиваются (бревна пилятся, раскалываются на поленья, которые укладывают в штабель под навес – для естественной сушки до 20% влажности требуется 1-1,5 года);
  • закупаются сухие дрова (финансовые затраты компенсируются высокой теплоотдачей топлива).

Теплотворная способность березовых дров из свежесрубленной древесины достаточно высока. Также пригодно к использованию топливо из свежесрубленного ясеня, граба и других твердых пород древесины.

Порода древесины Сосна Берёза Ель Осина Ольха Ясень
Теплотворная способность свежесрубленного дерева (влажность около 50%), кВт м3 1900 2371 1667 1835 1972 2550
Теплотворная способность полусухих дров (влажность 30%), кВт м3 2071 2579 1817 1995 2148 2774
Теплотворная способность древесины, пролежавшей под навесом не менее 1 года (влажность 20%), кВт м3 2166 2716 1902 2117 2244 2907

Влияние подачи воздуха

Ограничивая поступление кислорода в топку, мы снижаем температуру горения древесины и уменьшаем теплоотдачу топлива. Длительность сгорания закладки топлива можно увеличить, прикрывая заслонку котельного агрегата или печки, но экономия топлива оборачивается низким КПД сжигания из-за неоптимальных условий. К дровам, горящим в камине открытого типа, воздух поступает свободно из помещения, и интенсивность тяги зависит в основном от характеристик дымохода.

Упрощенная формула идеального сгорания древесины такова:

Углерод и водород сжигаются при подаче кислорода (левая часть уравнения), в результате образуется тепло, вода и углекислый газ (правая часть уравнения).

Чтобы сухие дрова горели при максимальной температуре, объем воздуха, который поступает в камеру сгорания, должен достигать 130% от объема, требуемого для процесса горения. При перекрывании потока воздуха заслонками образуется большое количество угарного газа, и причиной тому недостаток кислорода. Угарный газ (недожженный углерод) уходит в дымоходную трубу, при этом падает температура в камере сгорания и уменьшается теплоотдача дров.

Температура горения дров в печи, котле и камине: тепловые свойства, факторы влияния, чем измерить

Экономный подход при использовании твердотопливного котла на дровах – установка теплоаккумулятора, который будет запасать излишки тепла, образующегося при горении топлива в оптимальном режиме, с хорошей тягой.

С дровяными печами так экономить топливо не получится, поскольку они напрямую греют воздух. Тело массивной кирпичной печи способно аккумулировать относительно небольшую часть тепловой энергии, а у металлических печек излишки тепла напрямую уходят в дымоход.

Если вы открыли поддувало и увеличили тягу в печи, интенсивность горения и теплоотдача топлива увеличится, но и потери тепла также возрастут. При медленном сгорании дров возрастает количество угарного газа и уменьшается теплоотдача.

Температура воспламенения разных пород

Чтобы получить полную картину тепловых характеристик древесины, целесообразно изучить удельную теплоту сгорания каждого типа древесины и иметь представление об их теплопередаче. Последняя может быть измерена в разных количествах, но полностью полагаться на табличные данные не нужно, потому что в реальной жизни достичь идеальных условий для горения невозможно. Однако таблица температуры горения древесины может помочь сделать правильный выбор дерева согласно его характеристикам.

Название древесины Плотность, кг/куб. м Теплотворность, кВт ч/кг Удельная теплота сжигания 1 куб. м, кВт Максимальная температура горения по Цельсию
Граб 496 4,2 2150 1025
Ясень 482 4,2 2050 1045
Бук 482 4,2 2050 1042
Дуб 472 4,2 2050 910
Берёза 452 4,2 1950 820
Лиственница 421 4,3 1850 867
Сосна 362 4,3 1650 625
Ель 332 4,3 1450 610

Значения, приведённые в различных таблицах температуры горения дерева разных пород, идеальны по своему характеру и предназначены для отображения всей картины, но фактическая температура в печи никогда не достигнет этих значений. Это объясняется двумя простыми и ясными факторами:

  • максимальная температура не может быть достигнута, поскольку невозможно полностью высушить дрова в домашних условиях;
  • древесина используется с различным уровнем влажности.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

8 + 9 =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector