Від чого залежить температура горіння для дров.
Незважаючи на те, що вогонь вже з давніх-давен є помічником людини, він зберігає безліч таємниць. Наприклад, температура горіння дров коливається від 235 до 1050 градусів за Цельсієм. Щоб зрозуміти, чому різниця в цифрах така велика, необхідно дізнатися, як відбувається весь процес, від розпалювання до згасання. І зрозуміти які фактори впливають на силу вогню.
Характеристики та властивості полум'я
Полум'я є розпеченим газоподібним середовищем і поширюється знизу-вгору. Це відбувається тому, що тепле повітря стає менш щільним. Нагріючись, він прямує вгору і захоплює вогонь. Тому розпалювання багаття (печі) починають знизу. Тому що підпалена на самій вершині лучина не поширюватиме вогонь вниз, і він загасне.
Зовсім по-іншому поводиться полум'я в невагомості. Зважаючи на відсутність гравітації воно поширюється відразу на всі боки і тому має форму кулі. Причому він світиться яскравим блакитним кольором, але тільки доти, доки поряд є кисень. Як тільки останній вигоряє, вогонь переходить у холодну стадію, непомітну для ока. Причому триває вона кілька хвилин. А якщо до невидимого вогнища підвести кисень, яскраве горіння відновлюється.
На землі висота полум'я залежатиме від того, наскільки високою є температура полум'я вогнища з дров. Це безпосередньо з інтенсивністю горіння. А фази розтягуються від повільного тління до вибуху. Але що більше сила вогню, то швидше прогоряє багаття.
Полум'я вміє змінювати свій колір, і це також впливає потужність. У процесі горіння багаття проходить від червоних спектрів до фіолетових та назад. Але також палітра залежить від домішок у паливі. Якщо в палаюче вогнище кинути звичайну кухонну сіль, то полум'я забарвиться жовтим. У цьому винний натрій. А борна кислота викликає бірюзовий відтінок.
Тому коли дрова горять яскравим помаранчевим кольором, то це означає, що в них багато натрієвих солей. А синій колір у вогнища виходить за неповного згоряння палива. При цьому виділяється чадний газ. Ось він і дає такий спектр.
Але буває так, що полум'я майже не можна побачити. Безбарвність вогню відбувається за повного згоряння пального. Коли воно виділяє лише водяні пари та вуглекислоту. А ці речовини невидимі навіть за нагрівання.
Будь-яке горіння супроводжується димом, оскільки утворюється дрібнодисперсний аерозоль. Його частинки настільки дрібні, що не встигають осідати на землю та захоплюються нагрітими повітряними масами. А кількість виділень залежить від кисню. При його великій концентрації вогнище горить, практично, бездимно. А якщо він ледве тліє, розповсюджуючи клуби смогу, то це говорить про його нестачу.
Колір виділень безпосередньо пов'язані з вмістом у паливі води. Якщо в розпал покласти мокрі дрова або свіжоскошену траву, то з труби повалить густий і білий дим. Але коли він забарвлюється в чорний спектр, це говорить про велику кількість сажі у складі пального. Яскравим прикладом виступає щільний чорний смог при паланні автомобільної покришки.
Процес горіння деревини
Для того, щоб дізнатися за якої температури горить дерево, потрібно докладно розглянути весь процес. Від закладення дров у вогнище до повного загасання вогню у печі. А вся операція відбувається поетапно.
Розігрів
Щоб ділянка деревини спалахнула, її необхідно нагріти. При температурі від 120 до 150 градусів за Цельсієм починається обвуглювання поверхні. При цьому з'являється речовина, що вже здатна до займання. Його називають вугіллям.
Підвищення нагріву до 250-350 ° C сприяє утворенню піролізу. Це газоподібні складові, що виникають при термічному розпаді. При цьому верхні шари вугілля в деревині починають тліти. Процес відбувається без вогню, але із виділенням диму.
Займання піролізу
Посилення термічного розпаду, що відбувається при подальшому нагріванні, призводить до того, що виділений газ починає спалахувати. При цьому вогнище охоплює дедалі більшу площу у вигляді ланцюгової реакції. З'являється стійке полум'я, пофарбоване в яскраво-жовто-жовтогарячий колір.
Запалення
А ось деревина спалахує, коли нагрівання поверхні досягає температури 450-620 °C. Точніші цифри залежатимуть від сорту дерева. Але загалом впливом геть термохімічну реакцію (займання) надає значно більше чинників.
Досягнення необхідної температури залежить від:
- форми та об'ємної ваги шматка деревини;
- кількості вологи у ньому;
- того, як поліно розташоване у повітряному потоці;
- сили тяги останнього;
- густини матеріалу пального.
Вільху, що має пористу структуру, розпалити набагато простіше, ніж міцний дуб. А кругле поліно займається гірше, ніж дрова, що мають грані. Це саме стосується й масивності матеріалу. Великі цурки дуже важко розпалити. Також погано спалахує стругана текстура. А повільність процесу при вологих дровах пояснюється тим, що багато енергії витрачається на випаровування води.
Горіння
За умови, коли є достатній приплив кисню та теплової енергії, вистачає, щоб прогріти сусідні ділянки, процес переходить у стійку фазу. У ній вже задіяно весь обсяг палива, а вогню допомагає горіння вугілля (тління) та вибухи піролізних виділень.
Інші гази вичленюються повільніше і в процесі горіння практично не беруть участі. Охолоджуючись, вони конденсуються та стають помітними (білий колір). А при тлінні вугілля повітря все більше проникає у середину деревини і охоплення горіння збільшується.
Згасання
Процес може продовжуватися нескінченно за дотримання всіх умов:
- В наявності є ще паливо, що не згоріло.
- Кисень надходить у достатній кількості.
- Рівень температури вогню критично не знижується.
Як тільки хоч одна з умов порушується, відбувається загасання багаття.
Вимірювання температури горіння
Перевірити, до якого градусу розгорілося багаття, можна лише спеціальною апаратурою. Звичайні термометри тут не підійдуть. Найточніше температура в печі може бути заміряна за допомогою пірометра. Але умільці призвичаїлися використовувати навіть мультиметр.
Корисне відео
А в давнину в народі визначали потрібну температуру в багатті за кольором полум'я. Якщо були червоні відтінки, то градуси ще низькі. Білий спектр вказував на найвищу температуру, що створювалася штучною тягою. Але при цьому буквально вся теплова енергія за дуже короткий час вилітала у димар. А про те, що настав час ставити на піч казан, говорив жовтий колір вогню.
Сучасними дослідженнями було встановлено, що максимальна температура твердого палива залежить від щільності матеріалу. Цей показник назвали жаропродуктивністю і стали виміряти у відсотковому вмісті кожної породи деревини.
Наступний список покаже, як максимальна температура залежить від жаропродуктивності:
- Тополя: 39% - 468 °C.
- Вільха: 46% - 552 °C.
- Осика: 51% - 612 °C.
- Сосна: 52% - 624 °C.
- Липа: 55% - 660 °C.
- Акація: 59% - 708 °C.
- Ялиця: 63 % – 756 °C.
- Береза: 68% - 816 °C.
- Літній дуб: 70% - 840 °C.
- Модрина: 72 % – 865 °C.
- Зимовий дуб: 75% - 900 °C.
- Граб: 85% - 1020 °C.
- Ясен та бук: 87 % – 1044 °C.
Чим більше часу всередині деревини, тим яскравіше і вище в неї полум'я. Але при цьому вона згоряє швидко і дає не так багато тепла, як паливо із високою щільністю. А в останнього матеріалу через це підвищена жаропродуктивність, хоча полум'я залишається невеликим.
Кухарі, які часто готують на відкритому вогні м'ясо, призвичаїлися перевіряти готовність багаття без приладів. Температура горіння вугілля в мангалі може бути перевірена вручну. Але це лише приблизні цифри. Для цього потрібно провести рукою над поверхнею вугілля на відстані від нього 10 см.
Кількість секунд, які долоня зможе витримати, скажуть про приблизну температуру:
- 5 – отже, у мангалі менше 150 °C;
- 4 – говорять про 200 °C;
- 3 – покажуть, що вогнище розігрілося до 260 °C;
- 2 - повідають, що там близько 290 ° C;
- 1 – це мангал готовий до прийому м'яса і там більше 350 °C.
Від чого може залежати температура
Але густина (порода) деревини не єдиний момент, який визначає з якими градусами горітимуть дрова. Розглянемо два основних фактори, які значно впливають на підвищення тепловіддачі.
Вологість
У свіжоспиляного дерева показник вологості знаходиться в середньому на позначці 55%. Якщо такий стовбур відразу розрубати на дрова і відразу закинути їх у грубку, то більша частина виділеної теплової енергії йтиме на випаровування вологи. Тому тепловіддача такого палива значно занижена і температура горіння дерева в печі надто пізно досягне максимальних показників.
Якщо іншого пального немає, то для обігріву приміщення в зимовий період доведеться витратити вдвічі більше таких дров. Але перевитрата свіжозрубаного палива не єдиний збиток у господарстві. Використання сирого матеріалу підвищує виділення сажі під час спалювання. А значить, частіше доведеться обслуговувати димар, причому можливо на морозі. Інакше виробництво тепла у печі впаде до мінімуму.
Щоб не впадати у фінансові витрати, негайно купуючи сухі дрова, заготовкою палива необхідно займатися заздалегідь. При цьому слід пам'ятати, що розколоті поліни повинні пролежати під навісом не менше одного року. Тільки в цьому випадку їхня вологість опуститься до 20%.
Наступна таблиця дозволить порівняти показники теплоти згоряння у дров із вологістю 50% та деревини, що пролежала рік у штабелі під дахом.
| Деревина | Сосна | Береза | Ялина | Осика | Вільха | Ясень |
| Сира | 1900 | 2371 | 1667 | 1835 | 1972 | 2550 |
| Суха | 2166 | 2716 | 1902 | 2117 | 2244 | 2907 |
Подача повітря
Зменшити тепловіддачу дров можна, якщо обмежити надходження кисню у вогнище. Звісно, і температура горіння березових дров у печі помітно знизитися. Це станеться, якщо засунути заслінку, що відповідає за тягу. При цьому час згоряння деревини збільшується та відбувається економія палива.
Так звикли робити багато власників будинків на пічному опаленні. Але зменшення тепловіддачі позначається на теплі у приміщенні. Тоді заслінка відкривається до відмови, щоб негайно підвищити температуру згоряння палива. І надлишок повітря є наслідком, що буквально все тепло йде в димар.
Тому при розпалюванні печі дослідним шляхом знаходиться те положення заслінки, при якому кисень надходить у топку в належній кількості, щоб забезпечити оптимальне горіння палива. Але проблема нестачі повітря чи його надлишок не єдина. Якщо піддувало подається занадто холодне повітря, це призводить до того, що він забирає частину тепла.
Рішенням може стати облаштування спеціального каналу, в якому кисень, що надходить у топку, буде підігріватися від стін топливника.
Корисне відео
Висновок
Підводячи підсумки можна зрозуміти, щоб досягти максимальної тепловіддачі від дров, що спалюються, необхідно:
- Підбирати деревину з найбільшою густиною.
- Готувати дрова заздалегідь, займаючись розпилюванням стовбурів та розрубуванням полін.
- Знижувати вологість у деревині, витримуючи її в штабелях під навісом протягом щонайменше одного року.
- При спалюванні печі забезпечити до вогню приплив кисню у необхідній кількості, намагаючись не перевищувати необхідний поріг.
Дотримання всіх умов буде гарантом, що температура згоряння деревини досягне свого максимального значення, але не пропаде в димарі. При розумному підході вся тепловіддача залишиться у житловому приміщенні та оптимально його обігріє.
