Калории при сжигании дров

Энергетическая ценность древесины. Сколько тепла выделяется при сгорании дров?

Древесина горит по-разному, это общеизвестный факт. Если сжечь равные по объему охапки дров из дуба и тополя, то в первом случае в помещении будет значительно теплее, а горение будет продолжаться дольше. В данной статье мы попробуем разобраться в физико-химических свойствах древесины и понять, от чего зависит ее теплотворная способность.

Из чего состоит древесина?

В одном килограмме хорошо просушенных дров содержится:

· углерода — 495 г;

· кислорода — 442 г;

· водорода — 63 г.

Несмотря на разницу в теплотворной способности древесина всех без исключения пород имеет одинаковый элементный состав.

Эти элементы представляют собой основу органических соединений: целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и сравнительно небольших количеств смол, жиров, камедей.

Поскольку древесина имеет ячеисто-волокнистую структуру, капиллярные явления в ней — обычное дело. Иначе говоря, дрова не бывают абсолютно сухими. И строительную, и топливную древесину разделяют на три категории по влажности:

· комнатно-сухая — 7-20 %;

· воздушно-сухая — 20-50 %;

· сплавная — 51 % и выше.

При сжигании дров остается от 1 до 3 % золы — механических примесей (песка, глины) и водорастворимых минеральных солей, которые были поглощенных корневой системой из почвы.

Какие реакции происходят при горении дров?

Итоговые реакции при горении дров — экзотермическое окисление углерода и водорода:

· C + O ₂ = CO ₂ + 400 кДж;

· H ₂ + ½ O ₂ = H ₂ O + 240 кДж.

Конечно же, целиком весь процесс протекает гораздо сложнее. При этом все тепловые эффекты, которыми сопровождаются промежуточные реакции, учтены в итоговых.

Скажем сразу, что теоретически при сгорании одного килограмма абсолютно сухих дров выделяется около 18 МДж или 4300 ккал энергии. Если вы — знаток химии, можете самостоятельно перепроверить нас: перевести массы всех трех элементов в количество моль, посчитать необходимое для горения количество «добавочного» кислорода и вычислить теплотворную способность. Мы в своих расчетах отталкивались от того, что при горении углерод и водород поделят содержащийся в древесине кислород поровну.

Теплотворная способность и влажность

Если сравните полученное нами значение массовой теплоты сгорания древесины с данными из других источников, наверняка заметите разницу. Например, в статье из Википедии можно найти, что теплотворность дуба, бука и некоторых других лиственных пород составляет не 18, а 15 МДж/кг.

Откуда берется разница в 3 МДж? Мы считали теплоту сгорания абсолютно сухого вещества, а здесь видим данные по древесине влажностью 15%. Около 3 МДж расходуются на испарение воды. 15 МДж/кг — это низшая, или рабочая теплотворная способность.

Существует также понятие о высшей теплотворной способности. При конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах, выделяется некоторое количество тепла. Высшая теплотворность — это сумма энергии горения и конденсации. Она составляет около 4750 ккал/кг или 19,8 МДж/кг.

На сегодняшний день технологии усвоения энергии конденсации «работают» в отопительных газовых котлах. Для производителей дровяных печей это пока что одно из самых перспективных направлений работы по усовершенствованию своей продукции.

Объемная теплотворность дров

Дровяная топка имеет ограниченное внутреннее пространство и способна вместить в себя определенное количество древесины. Поэтому для владельца печи практическое значение имеет не массовая, а объемная теплотворная способность. Для ее расчета низшая теплота сгорания умножается на насыпной вес.

Один из факторов, определяющих теплотворность дров — полнота их сгорания. Обратите внимание на новую линейку дровяных печей «ТОП-Драйв» мощностью 15 и 25 кВт. В них реализована технология двойного горения. В верхнюю часть топки подается подогретый вторичный воздух, обеспечивающий полное окисление газов. В результате удается снять максимальное количество тепла и сделать дым экологически безопасным.

Источник

Теплотворная способность дров

Ноябрь 23, 2016 ООО «Вулкан-Теплоэнерго»

Горение топлива — это химическое разрушение и окисление горючего топлива, сопровождаемое выделением тепла и света. При горении топлива образуется углекислый газ и водяной пар, кислород входит в состав обоих продуктов, вода испаряется, при полном сгорании топлива остается только одна зола (негорячие минеральные вещества).

Теплотворная способность дров — количество тепловой энергии, которое может дать одна весовая единица топлива при своем горении. Теплотворная способность дров измеряется в единицах теплоты. Единица теплоты — теплота которая способна нагреть 1 килограмм воды на 1 градус Цельсия. В таблице приведены результаты испытаний теплотворной способности различных видов дров (дрова высушены искусственно до постоянного веса).

Присутствие влаги в дереве понижает калорийность дров (теплотворную способность). При горении дров с 15 % влаги производительность их примерно 3633 калории. Таким образом 1 килограмм дров, доставляющий теоретически 3633 единицы теплоты, может нагреть 36,3 литра воды от 0 до 100 градусов Цельсия, или же испарить около 5,7 килограмма воды. В практике однако, получается результат несколько меньший.

Для комнатного отопления еще в 18 веке ирландский ученый испытатель Гайер предложил следующую классификацию дров разных древесных пород при сгорании дров в одинаковом объеме:

• Наиболее жаркие дрова дают: граб, бук, дуб зимний, береза, горная сосна, акация, черная сосна.
• Жаркие дрова дают: клен, ясень, красный ильм, смолистая лиственница, обыкновенная сосна, дуб летний.
• Средне — жаркие дают: ель, пихта, благородный каштан, сибирский кедр.
• Мало — жаркие дрова дают: липа, ольха, осина, тополь, ива.

Горение топлива различают полное и неполное. Полное горение — происходит при достаточном количестве окислителя и завершается полным окислением горючих элементов топлива. При недостаточном количестве окислителя происходит неполное сгорание углерода.

Абсолютной теплоплопроизводительностъю топлива называется то количество теплоты, которое получается при полном сгорании дров. Теплотворная способность дров сильно зависит от степени их сырости.

Искусственная сушка дров повышает теплотворную способность вдвое больше, в зависимости от количества влаги, содержавшейся в дровах до сушки. Теплотворная способность разных пород дров, вообще почти одинакова и для воздушносухих дров с 10-12 % влаги она составляет около 3850 калорий, что означает, что один килограмм такого топлива способен нагреть около 3850 килограмм воды на 1 градус Цельсия.

Кроме оценки дров со стороны их теплотворной способности, часто в практике весьма важно знать температуру сгорания дров, жаропроизводительность. Ту температуру, какую может развить дерево при сжигании. Некоторые виды топлива развивают тепловую энергию при сжигании медленно, а другие сгорают быстро ,с сильным пламенем, давая высокую температуру продуктов горения.

Кроме породы дерева температура сгорания дров зависит еще и от других причин:

1. от полноты сгорания, т. е. количества притекающего к топливу воздуха;
2. от потерь в окружающее пространство.

Измерение температуры сгорания дров производится при помощи особых приборов, называемых пирометрами. На практике пирометрический эффект дров колеблется в пределах от 770 до 1200 °С. Сравнительное испытание жаропроизводительной способности дров устанавливает нижеследующий их порядок, принимая максимальной температурой сгорания температуру сгорания клена за (1200 градусов).

Практическим путем было установлена следующая зависимость. При ограниченном доступе воздуха неполное горение дает менее теплоты, но более высокую температуру; при полном горении с таким же объемом воздуха количество теплоты больше при низшей температуре.

Для сравнения теплотворной способности дров с другими сортами топлива, приведем следующую таблицу:

Источник

Теплотворность древесины – таблица теплоты сгорания дров

Для тех хозяев, что решили отапливать свой дом твердым топливом, предназначен этот материал. Не сразу удается разобраться, каким топливом отапливать дом дешевле, каким комфортнее. Часто хозяева частных домов идут на поводу у консультантов из магазина, торгующего котлами и печами, и покупают то, что посоветовали им в магазине.

Но консультанту из магазина не жить в вашем доме, ему не придется каждый день топить ваш котел и выслушивать жалобы домашних на холод и сырость в помещениях. А потому консультантов можно причислить к лицам заинтересованным и слушать их доводы через раз.

А для себя раз и навсегда уяснить один момент — только хозяин частного дома один «за себя». Все остальные «против него» — шабашники, производители строительных материалов, производители и продавцы котлов и печей, Газпром, РАО ЕЭС и прочая и прочая.

Так что слушать кого бы то ни было нужно аккуратно, лучше читать обширные темы на всеми уважаемых строительных форумах и выбирать оттуда, пусть и по крупице, необходимые знания.

Даже среди флуда и взаимных оскорблений на строительном форуме вам удастся почерпнуть больше практических знаний, нежели из рекламного буклета производителя или из консультаций продавца в магазине.

Одним из таких камней преткновения, который весьма по своему толкуют производители твердотопливных котлов и печей и консультанты в специализированных магазинах и фирмах — это показатель КПД котла или печи.

Некоторые производители заявляют на свои котлы КПД в 85-90 процентов, хотя предлагают топить свои теплогенераторы углем и дровами. Некоторые производители предлагают потребителю котлы с КПД выше 100 процентов, аргументируя это процессами генерации газа из древесины и пиролизным горением.

А некоторые пишут, что в их печах прямого горения дрова горят до 6-8 часов и могут обогреть чуть ли не дворец в 3 этажа и в несколько десятков комнат.

Поверив, потребитель покупает котел или печь с маркировкой 15 квт, надеясь при помощи этого теплогенератора отопить дом площадью 150 квадратных метров. Пускай его дом нормального утеплен, и по СНиП должно хватать 1 квт тепловой мощности печи или котла на 10 кв.м. дома.

Потребитель начинает топить свой котел дровами, но температура в системе отопления не желает подниматься даже до заветных +65С, не то что до +90С. Дрова летят и летят в топку котла, а дом понемногу замерзает. В чем же дело?

Причин такой ситуации может быть несколько, и со временем мы их все разберем. А пока, вот вам самая первая причина.

Производитель «слегка» лукавит, указывая мощность своего котла или печи в 15 квт при топке «идеальными» дровами — дровами с высокой теплотворной способностью.

А, как известно, древесина разных пород имеет разную теплотворную способность. Посмотрите на представленную ниже таблицу теплоты сгорания дров:

Даже если принять как данность, что все породы древесины в дровах будут использоваться при топке одинаковой влажности, то посмотрите, что получается:

• Бук или дуб почти в 1,5 раза дают больше тепла при топке, чем «слабые» породы дерева — верба, ива и тополь.
• Хвойные породы, находясь в «середнячках», тем не менее, на 40-50 процентов дают меньше тепла при топке.

Производитель, указав мощность в 15 квт для теплотворности высококалорийных дров, заранее ставит потребителя в невыгодное положение, если тот не имеет возможности такие дрова покупать или заготавливать.

Смотрите на таблицу теплоты сгорания дров и понимайте, что если вы топитесь обрезками тополя или остатками досок от строительства, то ТТ котел или печь вам придется выбирать с номиналом в 1,5 раза выше от того, что написано у производителя.

То есть, для того, чтобы отопить дом в 150 кв.м. тополем или сосновыми дровами, вам придется выбрать котел или печь мощностью в 20-23 квт.

Будут вопросы, задавайте их мне, контакты есть на сайте.

С уважением, Сергей Ивашко.

Источник