Воспламенение древесины при какой температуре

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:

С + 2Н2 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + Q (теплота)

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.

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.

Требования по пожарной безопасности при обращении с огнем

Не следует забывать, что при обращении с огнем залогом успешных действий является соблюдение правил пожарной безопасности. Выполните несколько условий и обезопасьте себя и других от пожара.

1. Запрет на разведение костров в лесу в летний период введен не просто так. Летом шансы возгорания лесной подстилки и быстрого распространения пожара гораздо выше, нежели в другое время года.

2. При разведении костра на природе обязательно выкопать небольшое кострище, сняв лопатой верхний слой дерна. В дальнейшем дерн желательно вернуть на место.

3. В целях локализации огня рекомендуется обнести костер ограждением из камней или кирпича.

4. Всегда в зоне шаговой доступности должно быть средство пожаротушения: огнетушитель, песок или емкость с водой.

5. При тушении костра обязательно удостовериться в том, что все угли погасли, и костер не разгорится вновь. Для этого рекомендуется обильно залить очаг водой, присыпать сверху землей или заложить дерном.

6. Ни в коем случае нельзя оставлять детей наедине с источником огня. Это может привести к плачевным последствиям.

7. При пользовании печью или камином не следует хранить в непосредственной близости от топки легковоспламеняющиеся предметы, средства для розжига. Желательно выполнить напольное покрытие рядом с топкой из негорючего материала (стальной лист).

8. Необходимо поддерживать печь в исправном состоянии: своевременно заделывать все образовавшиеся щели, периодически выгребать золу.

9. Фундамент для печи необходимо выполнять из кирпича. Не рекомендуется использовать в этих целях деревянные подмостки. Это чревато обрушением всей конструкции.

10. Печную трубу на чердаке необходимо изолировать негорючим материалом, не хранить на чердаке легковоспламеняющиеся материалы.

11. Нельзя полностью закрывать заслонку печи, не удостоверившись, что процесс горения в топке прекратился. В противном случае возможно удушье от избытка углекислого газа.

Последствия разогрева дерева

Процесс, когда на участок породы воздействует наружный источник тепла и появляется огонь. Это может быть бумага, подожженная спичкой, или что-то другое. Какая температура возгорания бумаги? Бумага способна воспламеняться, если имеется источник зажигания самостоятельно, выделяя свет, тепло.

При температуре 120-150°С дерево начинает обугливаться. Образуется самовоспламе-няющийся уголь.

Когда градусы достигнут отметки 250-350°С, материал начнет термически разлагаться на составляющиеся. Поверхность дерева станет тлеть, но пламя нельзя увидеть. Появиться бурый дым. Порода уже нагрелась и готова к переходу в новую стадию.

Воспламенение

Начальный этап процесса горения, при котором термохимические реакции ускоряются. Активизируется при температуре от 460 градусов и выше.

Требуется дополнительная затрата энергии, чтобы испарилась вода. Также теплопроводность замедляется. Массивное округлое дерево горит хуже. Прямо-угольное с небольшим сечением – хорошо. Нестроганая поверхность дерева воспламеняется скорее в сравнении с гладкой

Также важно, чтобы поступало достаточно кислорода. Иначе ждать огня придется долго

Самовоспламенение

Процесс возможен без влияния внешних источников. Например, определенный участок породы подвергается перегреву. Он начинает обугливаться. Древесный уголь взаимодействует с кислородом. Над поверхностью появляется горючая смесь.

Высокая температура воспламеняет образование. Тлеющий древесный уголь появляется на ворсинках досок. Чтобы избежать самовозгорания, особенно, если порода находиться возле источников огня, нужно убирать неровности. Тогда чрезвычайной ситуации не произойдет.

Продукты сгорания

В процессе газообразные частицы и твердые превращаются в дым. Их состав зависит от породы дерева. Это соединения химических элементов с кислородом.

Продуктами горения являются:

углекислый газ;
пары воды;
азот;
окись углерода;
сернистый газ.

Перечисленные продукты гореть в дальнейшем не могут. Кроме одного исключения. Им является окись углерода. Твердые частицы дыма – это сажа. Состав продуктов зависит от условий горения. Оно может быть полным, и нет.

Если воздуха мало, появляется едкий дым. Он очень опасен для человека. Часто его вдыхание в больших количествах приводит к летальному исходу.

Виды углей, применяемые для отопления

Образование черного топлива в недрах занимает от нескольких сотен тысяч до миллионов лет. Чем глубже и древнее месторождение, тем выше плотность и теплота сгорания угольной массы. Энергетическая ценность горючего зависит от одного показателя – процентного содержания чистого углерода в составе ископаемого.

Перечислим разновидности углей, сжигаемых в отопительных печах, в порядке возрастания калорийности:

Бурый уголь содержит до 70% углерода. Оставшиеся 30% – летучие вещества (связанный кислород, азот, водород) и примеси – сера, железо, фосфор, кремний и алюминий.
Более плотный каменный уголь на 82% состоит из углерода, остальное – примеси и влага.
Антрацит – самое древнее топливо, содержащее до 95% углерода.

При сгорании бурые угли выделяют наименьшее количество тепловой энергии

Каменноугольное твердое топливо делится на виды и классы по физическим свойствам и размерам фракции. В зависимости от происхождения состав угля меняется, что влияет на его характеристики – температуру воспламенения и горения, теплотворную способность и зольность. Ниже в таблице представлена классификация каменных углей по содержанию летучих веществ, влаги и золы.

После добычи угольная смесь проходит калибровку – деление на фракции. Чем крупнее куски, тем выше цена энергоносителя и лучше происходит сжигание. Насколько отличаются и как обозначаются угли разной крупности, покажем в очередной таблице.

Мы не причисляем к общей классификации древесный уголь по нескольким причинам:

горючее не является ископаемым, это продукт сухой переработки (перегонки) древесины;
использование выжженного угля для обогрева жилища невыгодно экономически, дешевле купить обычных дров;
данное топливо хорошо подходит для работы кузнечного горна, газогенератора либо сжигания в мангале.

Так выглядит горение длиннопламенной марки каменного угля

Напоследок о сжигании угольной пыли

Мелкая фракция, остающаяся от рядового угля, тоже является полноценным топливом. Проблема заключается в загрузке – бо́льшая часть пыли сразу просыпается в зольник. Если загрузить ее поверх дров, перекрывается доступ кислорода, горение ухудшается. В подобных случаях можно применить 3 способа:

Дедовский. Каменноугольная пыль перемешивается с водой, делаются лепешки и высушиваются на солнце.
Брикетирование. Если вы располагаете большим количеством пыли, есть смысл изготовить либо заказать шнековый пресс для формования угольных брикетов в домашних условиях.
Добавить к мелкой фракции воды и загружать в топку в старых полиэтиленовых пакетах.

Последний способ – наиболее простой и быстрый в реализации. Вода добавляется к пыли в соотношении 1 : 10, субстанция тщательно перемешивается и раскладывается по пакетам. Котел разгоняется до рабочей температуры на дровах, затем в топку загружается 2—3 таких порции. Подробнее о методе рассказывается на видео:

Watch this video on YouTube

Тепловые свойства древесины

Любые породы имеют особенности. Загораются они при разных температурах и отдают свое количество энергии. У каждого дерева иные показатели. Это нужно рассмотреть детальнее. Особенно людям, использующим такой природный материал в частных домах.

Детальная информация видна на видео:

Температура воспламенения пород

Для отопления жилья подходят различные виды дерева. У всех способы сгорания отличаются. Определенные дрова дают высокое пламя, у иных, низкий огонь. Естественно, теплоотдача разная. Также большое влияние оказывает количество поступающего кислорода в топку, объемный вес, процент влажности.

На температуру возгорания действует сечение дерева, порода, его плотность. Все факторы неотъемлемые.

В таблице приведены полезные данные:

Наименование древесины	Температура возгорания	t ° пожара
Ольха	552	1117
Тополь	468	–
Сосна	624	1090
Береза	816	1069

Информация не обо всех породах, но понять, какая температура возгорания дерева при нагреве, можно. Есть общепринятое минимальное значение – 450 градусов. Но это зависит от многих условий.

Как ведет себя дерево при разных температурах

Если градусы повышаются, то прочность природного материала становиться меньше. При их снижении она увеличивается. Если дерево замораживается, оно становиться крепче. Температура действует сильнее на влажные дрова, чем на сухие.

Выбор дров

Здесь нужно знать некоторые нюансы. Например, бук и ясен, дают высокую температуру, но для топки обычной печи, сауны или бани они непригодны. В силу своей дороговизны.

Идеально подходят для парной дрова из березы. Для возгорания им нужна температура 816-820 градусов Цельсия.

Также хорошим выбором будет дуб и лиственница. Им нужно приблизительно столько же градусов. Если требуется разжечь костер, подходит хвоя.

Лучший выбор – сосна. Ее можно использовать и для печи. В таких деревьях большое содержание смолы. Она будет засорять дымоход, его требуется постоянно чистить. Хвойные породы подходят для таких целей в крайних случаях. Не стоит класть в топку влажные дрова. Они горят плохо и создают задымление.

Как человек освоил огонь?

Огонь был известен еще людям, жившим в каменном веке. Люди далеко не всегда умели самостоятельно добывать огонь. Первое знакомство человека с процессом горения, по мнению ученых, произошло эмпирическим путем. Огонь, добытый из лесного пожара или отвоеванный у соседнего племени, оберегался как самое дорогое, что было у людей.

Со временем человек заметил, что некоторые материалы обладают наиболее располагающими к горению свойствами. Например, сухие трава или мох могут воспламениться всего от нескольких искр.

Через многие годы, опять же эмпирическим путем, люди научились извлекать огонь с помощью подручных средств. Первой «зажигалкой» человека историки называют трут и кремень, которые при ударе друг о друга давали искры. Позднее человечество научилось извлекать огонь при помощи прутика, помещаемого в специальное углубление в древесине. Температура воспламенения дерева достигалась за счет интенсивного вращения конца прутика в углублении. Многие ортодоксальные сообщества продолжают пользоваться этими методами и сегодня.

Намного позже, в 1805 году, французский химик Жан Шансель изобрел первые спички. Изобретение получило колоссальное распространение, и человек уже уверенно мог извлекать огонь при необходимости.

Освоение процесса горения считается основным фактором, давшим толчок к развитию цивилизации. Более того, в ближайшее время горение таким фактором и останется.

Эффективность горения древесины

В процессе сжигания породы происходит выделение тепловой энергии. С ее помощью обогревается здание. Эффективность горения зависит от температуры дерева в печи.

На это влияют несколько факторов:

разновидность породы;
влажность;
интенсивность горения;
условия, при которых идет сжигание (какая тяга).

Это основные показатели эффективности горения данного природного топлива

На них требуется обращать особое внимание. В зависимости от вида дерева, его используют для приготовления шашлыка на мангале, обогрева, других нужд. Рассмотрим подробнее

Рассмотрим подробнее.

Влажность и интенсивность горения

Если дерево срубили не очень давно, оно будет сырым. На это также влияет пора года. Влаги в нем содержится 45-65%. Интенсивность горения, к примеру, в камине, будет низкой. Огню понадобиться тратить энергию, чтобы испарить воду. Теплоотдача при этом станет невысокой.

Стадии горения древесины.

Есть способы, которые помогут добыть нужное количество энергии:

класть в камин древесины в два раза больше (материально затратное дело);
распиливать влажные бревна и колоть;
покупать хорошо просушенные дрова.

Только срубленную породу не стоит использовать для отопления, кроме березы. В сыром виде пригоден граб и ясен.

Влияние тяги в печке

За ней надо внимательно следить. Иначе дерево нормально гореть не будет. Тяга направляет выделяемые вещества с потоками воздуха к системе вытяжки. Чтобы ее проверить, нужно разжечь бумагу в печи с открытой дверцей и заслонкой на дымоходе. Если ее нет – это плохо.

Узнать, отсутствует ли тяга, можно по таким признакам:

открывая топочную дверцу, идет дым;
он появляется из конвекционных щелей;
слышны хлопки из регулятора воздуха.

На тягу влияют факторы:

правильно спроектированный дымоход;
его высота должна превышать конек крыши и здания, расположенные рядом;
труба, где выходят в воздух продукты горения, должна быть утеплена;
отсутствие или наличие вентиляции;
атмосферные явления.

Ель

Составляет значительную часть хвойной тайги. Крайне не рекомендую использовать данную древесину для дров, при наличии альтернативных вариантов. Причина одна — сильное искрение и постоянная стрельба мелкими угольками.

Однажды на рыбалке нам пришлось развести костёр из еловых дров. На утро, все кто ночевал возле него — жутко ругались, обнаружив на одежде мелкие дырочки. А весь скарб был покрыт тонким слоем пепла.

Особенный «сюрприз» представляют из себя карманы со смолой, которыми ёлка изобилует. Под действием температуры они взрываются с громкими хлопками. В плане же теплоотдачи, древесина ели имеет средненькие характеристики.

Костровая мощность: 0,56дэ.
Теплотворная способность: 2088 кВт·ч/м³.
Температура горения: 600 °C.
Время горения: короткое.
Пламя: сильно искрит и «стреляет», много дыма.
Угли: жаркие, но быстро прогорают.
Сложность разжигания: лёгкая. Тонкие сухие еловые ветки (особенно — с хвоёй) можно использовать в качестве растопки.

Процесс горения древесины

Для того, чтобы узнать при какой температуре горит дерево, нужно подробно рассмотреть весь процесс. От закладки дров в очаг до полного затухания огня в печи. А вся операция проходит поэтапно.

Разогрев

Чтобы участок древесины воспламенился, его необходимо нагреть. При температуре от 120 до 150 градусов по Цельсию начинается обугливание поверхности. При этом появляется вещество уже способное к воспламенению. Его называют углём.

Повышение нагрева до 250-350 °C способствует образованию пиролиза. Это газообразные составляющие, которые возникают при термическом распаде. При этом верхние слои угля в древесине уже начинают тлеть. Процесс происходит без огня, но с выделением дыма.

Разведение огняИсточник ohniska.sk

Возгорание пиролиза

Усиление термического распада, которое происходит при дальнейшем нагреве, приводит к тому, что выделенный газ начинает загораться. При этом очаг охватывает все большую площадь в виде цепной реакции. Появляется устойчивое пламя, окрашенное в яркий жёлто-оранжевый цвет.

Воспламенение

А вот древесина загорается, когда нагревание поверхности достигает температуры в 450-620 °C. Более точные цифры будут зависеть от сорта дерева. Но в целом влияние на термохимическую реакцию (воспламенение) оказывает куда большее количество факторов.

Достижение необходимой температуры зависит от:

формы и объёмного веса куска древесины;
количества влаги в нем;
того, как полено расположено в воздушном потоке;
силы тяги последнего;
плотности материала горючего.

Ольху, имеющую пористую структуру, разжечь намного проще, чем крепкий дуб. А круглое полено воспламеняется хуже, чем дрова, имеющие грани. Это же касается и массивности материала. Большие чурки очень трудно разжечь. Также плохо загорается струганная текстура. А медлительность процесса при влажных дровах объясняется тем, что много энергии тратится на выпаривание воды.

Начало огняИсточник imgur.com

Горение

При условии, когда присутствует достаточный приток кислорода и тепловой энергии хватает, чтобы прогреть соседние участки, процесс переходит в устойчивую фазу. В ней уже задействован весь объем топлива, а огню помогает горение угля (тление) и взрывы пиролизных выделений.

Другие газы вычленяются медленнее и в процессе горения, практически, не участвуют. Охлаждаясь, они конденсируются и становятся заметными (белый цвет). А при тлении угля воздух все больше проникает в середину древесины и охват горения увеличивается.

Затухание

Процесс может продолжаться бесконечно при соблюдении всех условий:

В наличии есть ещё несгоревшее топливо.
Кислород поступает в достаточном количестве.
Уровень температуры огня не понижается критически.

Как только хоть одно из условий нарушается, то происходит затухание костра.

Что такое процесс горения?

Горение – это процесс на рубеже физики и химии, заключающийся в преобразовании вещества в остаточный продукт. При этом в больших количествах выделяется тепловая энергия. Процесс горения, как правило, сопровождается излучением света, которое называют пламенем. Также в процессе горения выделяется углекислый газ – СО2, избыток которого в непроветриваемом помещении может привести к головной боли, удушью и даже смерти.

Для нормального протекания процесса необходимо выполнение ряда обязательных условий.

Во-первых, горение возможно только при наличии воздуха. В вакууме процесс возгорания невозможен.

Во-вторых, если область, в которой происходит горение, не нагрета до температуры воспламенения материала, то процесс горения прекратится. Например, пламя погаснет, если в только что растопленную печь сразу бросить большое полено, не дав ей прогреться на мелких дровах.

В-третьих, если субъекты горения сырые и выделяют пары жидкости, а скорость горения еще низкая, процесс также прекратится.

Измерение температуры горения

Проверить, до которого градуса разгорелся костёр, можно только специальной аппаратурой. Обычные термометры тут не подойдут. Точнее всего температура в печи может быть замерена с помощью пирометра. Но умельцы наловчились использовать даже мультиметр.

В этом видео показано, как узнать, какая температура в костре из дров, применяя мультиметр:

А в стародавние времена в народе определяли нужную температуру в костре по цвету пламени. Если присутствовали красные оттенки, то градусы ещё низкие. Белый спектр указывал на самую высокую температуру, которая создавалась искусственной тягой. Но при этом буквально вся тепловая энергия за очень короткое время вылетала в дымоход. А о том, что пора ставить на печь казан, говорил жёлтый цвет огня.

Современными исследованиями было установлено, что максимальная температура твёрдого топлива напрямую зависит от плотности материала. Этот показатель назвали жаропроизводительностью и стали измерят в процентном содержании каждой породы древесины.

Следующий список покажет, как максимальная температура зависит от жаропроизводительности:

Тополь: 39 % – 468 °C.
Ольха: 46 % – 552 °C.
Осина: 51 % – 612 °C.
Сосна: 52 % – 624 °C.
Липа: 55 % – 660 °C.
Акация: 59 % – 708 °C.
Пихта: 63 % – 756 °C.
Берёза: 68 % – 816 °C.
Летний дуб: 70 % – 840 °C.
Лиственница: 72 % – 865 °C.
Зимний дуб: 75 % – 900 °C.
Граб: 85 % – 1020 °C.
Ясень и бук: 87 % – 1044 °C.

Берёзовая поленницаИсточник lovesvet.ru

Чем больше пор внутри древесины, тем ярче и выше у неё пламя. Но при этом она сгорает быстро и даёт не так много тепла, как топливо с высокой плотностью. А у последнего материала из-за этого повышена жаропроизводительность, хоть пламя остаётся небольшим.

Повара, часто готовящие на открытом огне мясо, наловчились проверять готовность костра без приборов. Температура горения древесного угля в мангале может быть проверена вручную. Но это только приблизительные цифры. Для этого нужно провести рукой над поверхностью углей на расстоянии от них в 10 см.

Количество секунд, которые ладонь сможет выдержать, скажут о примерной температуре:

5 – значит в мангале меньше 150 °C;
4 – говорят о 200 °C;
3 – покажут, что очаг разогрелся до 260 °C;
2 – поведают, что там около 290 °C;
1 – значит мангал готов к приёму мяса и там больше 350 °C.

Проверка жара в мангалеИсточник grillandjoy.ru

Горение древесины: основные этапы

Горение – это изотермическое явление, проще говоря, реакция, при которой идет выделение тепла. У каждой породы дерева свое КПД тепла. Чтобы измерить температуру горения дерева в печи используют специальный термометр – пирометр. Все другие приборы и термометры для этой цели не годятся, сколько бы вы не старались.

Весь процесс горения дерева заключается в нескольких важных этапах, которые взаимосвязаны между собой.

Этапы горения древесины:

Разогрев. При температуре 120 – 150 градусов дерево обугливается, в результате образуется уголь, который затем сам воспламеняется.
Возгорание дымовых газов. Дальнейший разогрев способен привести к термическому разложению и газы вспыхивают, охватывая всю зону. Дерево при этом горит светло-желтым пламенем.
Воспламенение. Его температура составляет 450 – 620 градусов. Для успешного воспламенения требуется хорошая тяга в определенном количестве.
Горение. Оно состоит из двух фаз: процесса тления и горение пламенем. Горит огонь в том случае, пока для него создаются и поддерживаются определенные условия: пока есть само несгоревшее топливо, продолжает поступать кислород и сохраняется нужная температура.
Затухание. Если хоть одно из условий не соблюдается, процесс горения прекращается и огонь тухнет.

Самыми качественными дровами являются твердые лиственные породы, они имеют высокую теплопроводность и обладают длительным горением. К таким породам можно отнести дуб, бук, березу, акацию. Бук так же отличается приятным ароматом и его используют для копчения. А вот если разжечь в доме грушу, яблоню или вишню, то их приятный запах заполнит все помещение. Способность березовых дров разгораться даже в свежесрубленном виде очень высока, поэтому они являются самым выгодным и востребованным топливом.