При какой температуре горит дерево в духовке

Обновлено: 17.05.2024

Дрова, по-прежнему, используются в качестве топлива для печей и каминов, приготовления пищи на открытом огне. Любой пользователь заинтересован в том, чтобы топливом, приобретённым им, обеспечивалась максимальная температура горения дров. Возможность направления максимального объёма теплоэнергии, получаемой в процессе сжигания древесины, на обогрев здания, с минимизацией вероятных потерь, это конечная цель каждого владельца автономной системы отопления. Жаропроизводительность поленьев, используемых в качестве топлива, прямо зависит от таких факторов, как:

породы древесины;
объёма воздушной смеси, поступающей в топливник, и её температуры;
фактической влажности дров на момент закладки в топку;
калорийности (этим термином обозначается объём теплоэнергии, получаемой в процессе сгорания единицы топлива).

Их совокупность оказывает непосредственное влияние на эффективность горения. Сухие дрова горят дольше и лучше влажных. Недостаток кислорода, поступающего к очагу горения дров в печи, переводит его в режим тления, что значительно уменьшает количество отдаваемого тепла. Зная это, можно заблаговременно приобретать то, что нужно именно вам.

Тепловые параметры древесины

Основными факторами, влияющими на температуру, при которой сгорают дрова, их теплотворную способность и характеристики открытого огня (при использовании древесины в качестве твёрдого топлива) являются состав и количество смол, содержащихся в породе, структуре и плотности материала. Пример. Пористая древесина тополя ярко горит, но температура не превышает 500°С. Более плотные лиственные породы (ясень, бук), в процессе горения создают температуру, превышающую 1000°С. Это значение для берёзы колеблется в районе 800°С, для лиственницы и дуба, около 900°С. Средняя температура горения дров из древесины хвойных пород составляет 630°С.

Как правильно выбрать дрова нужного качества

Теплоотдача и температура горения

Чем выше первый показатель, тем больше тепла выделится при сгорании таких дров. Поэтому удельная теплотворная способность (Дж/кг) прямо зависит от сорта древесины. Идеальными условиями для сжигания считаются:

горение организовано в закрытом объёме (топка отопительного прибора);
дрова максимально сухие;
организована дозированная подача воздуха (только в объёме, потребном для полноценного сгорания).

Табличные величины теплотворности дерева полезны только для первичного сравнения различных пород между собой. Фактические показатели всегда значительно ниже.

Что такое горение и как оно происходит

Это изотермический процесс, проходящий с высвобождением тепла, который можно разделить на ряд этапов:

разогрев – под воздействием открытого пламени от внешнего источника участок полена разогревается до температуры, достижение которой обеспечивает его воспламенение.

Достижение температуры (120-150) °С инициирует обугливание древесины. Получающийся уголь способен воспламениться самостоятельно. (250-350) °С начинается пиролиз (термическое разложение на составляющие, представленные в газообразной форме). Обуглившийся верхний слой горит, не образуя открытого огня (тление). Процесс сопровождается выделением бурого (белого) дыма, состоящего из смеси этих газов с водяными парами.

возгорание имеющихся пиролизных газов – продолжающийся разогрев усиливает термическое разложение древесины, повышается концентрация пиролизных газов, которые вспыхивают.

Возгорание распространяется на всю разогретую зону. Формируется устойчивое пламя, имеющее светло-жёлтый цвет.

Воспламенение – воспламеняются дрова. Средняя температура процесса (450-620) °С.

Это происходит под влиянием внешнего источника теплоэнергии. Последний инициирует нагрев, ускоряющий термохимическую реакцию.

Воспламеняемость поленьев зависит от значительного числа внешних факторов:

а) – сечение полена, его форма и объёмный вес;

б) – сила действующей тяги;

в) - степень влажности древесины;

г) – расположение полена относительно перемещаемого воздушного потока (горизонтально, вертикально);

д) – плотность поленьев (пористые загораются быстрее, ребристые, лучше, чем круглые, массивные хуже мелких, нестроганые быстрее гладких).

Горение – если созданные условия горения близки к оптимальным, вспыхнувшие пиролизные газы инициируют процесс устойчивого горения, переходящий на всю закладку топлива.

Процесс продолжается, пока сохраняются условия для горения (наличие топлива, подача кислорода, поддержание температуры на необходимом уровне).

Затухание - если хоть одно из этих условий не выполняется, пламя гаснет.

Как определить температуру горения древесины

Сделать это можно дистанционно, используя пирометр (точный замер). Существующие бытовые модели позволяют выполнять замеры в диапазоне (700-1200) °С. Приблизительное значение позволяет установить цвет пламени:

тёмно-красный – горение происходит при низких температурах (образуется недостаточно жара);
белый – высокотемпературный процесс, идущий с усиленной тягой (возникают определённые теплопотери);
оранжево-жёлтый – оптимальная температура горения (свойственна берёзе) и максимальная теплоотдача.

Древесина, каких пород, отличается максимальной жаропроизводительностью

Теплотворная способность древесины указывает, сколько теплоэнергии, выделяется в процессе горения. Но есть ещё одна характеристика, о которой часто забывают, жаропроизводительность. Так именуется максимальное значение температуры, которое зависит от породы древесины, и может достигаться при сжигании древесного топлива. Пример можно посмотреть ниже (порода древесины/жаропроизводительность в %/температура):

ясень - 87 - 1044;
дуб зимней заготовки – 75 - 900;
летней заготовки - 70 - 840;
лиственница - 72 - 865;
берёза - 68 - 816;
акация - 59 - 708;
липа - 55 - 660;
сосна - 52 - 624;
осина - 51 - 612;
ольха - 46 - 552;
тополь - 39 - 468.

Что влияет на формирование температуры горения

Кроме породы древесины обязательно учитываются такие значения, как влажность, реализованная тяга, конструкции отопительного прибора, в котором сжигаются дрова (котёл, печь, камин).

Влияние влажности

Сразу после заготовки она составляет (среднее значение) около 55%. Их температура горения редко поднимается до предельных значений, так как значительная её часть уходит на испарение имеющейся влаги. В результате падает теплоотдача. Для обеспечения выделения потребного количества тепла применяется один из трёх следующих вариантов:

если требуется приготовить пищу и обогреть помещение, то использование свежезаготовленных дров требует удвоения их необходимого объёма.

Значительные объёмы сажи существенно сокращают сроки между обслуживанием газоходов и дымовых труб, а расходы на покупку топлива возрастают.

Дрова являются классическим и самым распространенным вариантом твердого топлива. При сжигании древесины образуется тепловая энергия, которая используется для отопления различных помещений. Эффективность сгорания всецело зависит от температуры горения дров, а вот она в свою очередь зависит от породы древесины, их влажности и условий сжигания. Каждая разновидность древесины может использоваться для выполнения разных целей и задач. Одни используют для приготовления пищи на мангале или печке, другие для обогрева пространства (в камине или буржуйке).

Основные этапы горения древесины

Горение материала древесины может быть представлено в виде двух последовательных стадий. На первом этапе происходит сгорание продуктов разложения в газообразной форме, которое сопровождается образованием яркого пламени.

Вторая стадия этого процесса представляет собой беспламенное догорание образовавшегося на начальном этапе угля.

Определяющее влияние на огнестойкость деревянной конструкции (частного дома, например) оказывает первая из этих стадий, в течение которой создаются оптимальные условия для поддержания распространения горения.

Несмотря на ограниченность по времени этот процесс сопровождается выделением значительного количества тепла.

Какое-то время оба этих процесса протекают практически одновременно, после чего выделение газов прекращается, а гореть продолжает один только уголь. При этом скорость, с которой выгорает основная масса древесного материала здания, определяется следующими факторами:

объемный вес всей конструкции;
влажность исходного строительного материала;
температура окружающей среды;
соотношение свободных пространств к объёмам, занимаемым древесиной.

Более плотный по своей структуре древесный материал (дуб, например) сгорает медленнее, чем та же осина, что объясняется различием в их теплопроводности.

При воспламенении древесины с повышенным показателем влажности определённое количество тепла расходуется на испарение влаги. В результате этого на разложение материала тратится меньше тепловой энергии. Естественно, что сухая древесина с учётом всего изложенного сгорает намного быстрее.

Что такое процесс горения?

Горение – это процесс на рубеже физики и химии, заключающийся в преобразовании вещества в последний продукт. При этом в огромном количестве выделяется тепловая энергия. Процесс горения, в основном, сопровождается излучением света, которое называют пламенем. Также в процессе горения выделяется углекислый газ – СО2, излишек которого в непроветриваемом помещении может привести к боли головы, удушью и даже смерти.

Для нормального протекания процесса нужно выполнение ряда обязательных условий.

Самое первое, горение может быть только если есть наличие воздуха. В вакууме процесс загорания нереален.

Второе, если область, в которой происходит горение, не нагрета до температуры возгорания материала, то процесс горения закончится. К примеру, пламя погаснет, если в только что растопленную печь сразу кинуть большое полено, не дав ей нагреться на очень маленьких дровах.

Третье, если субъекты горения сырые и подчеркивают пары жидкости, а скорость горения еще невысокая, процесс также закончится.

Температура горения и способствующие факторы

Температура, достигаемая на первой стадии самовозгорания, заметно превышает тот же показатель для беспламенного периода сгорания продуктов разложения. На начальной стадии тонкий слой угля образуется лишь на поверхности древесины, и он сначала не горит, несмотря на то, что находится в раскалённом состоянии.

Дело в том, что на этом этапе практически весь кислород расходуется на поддержание пламени и имеет ограниченный доступ к другим продуктам сгорания. Уголь начинает разлагаться только с того момента, когда полностью завершается этап пламенного горения.

Температура возгорания древесного материала, обеспечивающая поддержание устойчивого горения, для большинства сортов составляет 250-300 градусов.

Эффективному развитию горения в деревянных конструкциях способствует близкое расположение отдельных элементов, как правило, монтируемых параллельно и с небольшим зазором.

Наглядным примером такого расположения являются стропила и обрешётка кровель. Вследствие этого неизбежен их взаимный разогрев с одновременным усилением воздушной тяги в продольных направлениях.

Всё перечисленное заставляет строителей предпринимать специальные меры защиты древесных сооружений от воздействия открытых очагов огня.

Тление

Тление — режим горения материалов и веществ с образованием после протекания процесса их пиролиза твёрдой карбонизированной фазы с догоранием в газовой среде продуктов её гетерогенного окисления. Материалы, склонные к тлению, обладают особенно высокой и специфической пожарной опасностью. Процесс их горения вначале имеет скрытый период, когда появившийся очаг обнаружить трудно, а иногда невозможно. Однако по прошествию некоторого времени, при изменении обстановки, связанной с изменением концентрации кислорода, давления, размеров очага пожара, тление может перейти к пламенному режиму горения. Например, тление, начавшееся в основании бурта древесных опилок высотой 0,85 м, проникает на поверхность в виде пламенного горения в течение 10 дней.

К тлению склонны, как правило, пористые материалы или материалы в измельчённом состоянии. К ним, в частности относятся материалы растительного происхождения (бумага, целлюлозные опилки, слоистые плиты, латексная, кремнийорганическая и другие резины, натуральные кожи, некоторые композиционные материалы и термореактивные пластики). Плавящиеся материалы, в т. ч. пористые, как правило, не проявляют способность к тлению.

Из практики пожаротушения известно, что материалы, склонные к тлению, крайне трудно поддаются тушению. Это связано с тем, что процесс тления может протекать при низкой (около 2% об.) концентрации кислорода в окружающей среде. Результаты проведённых научных исследований показали, что наиболее эффективными средствами для тушения тлеющих пожаров являются вода и специальные газовые огнетушащие составы. При тушении очага тление объёмным способом наиболее эффективным является использование многокомпонентных составов с плотностью, близкой к плотности воздуха, имеющих более высокие показатели теплопроводности, теплоёмкости и диффузии. Предпочтительным является использование газовых составов, в которых присутствует гелий.

Для эффективного тушения тлеющего пожара в помещении с помощью газовых средств необходимо за счёт подачи огнетушащего состава снизить концентрацию кислорода до 0-5% и удержать такой уровень не менее 1200 с. Время подачи нормативной массы огнетушащего состава для тушения тлеющего пожара должно составлять не менее 300 с.

Лит.: ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения; Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. М., 1979.

Мне нравится (19)

Правовое регулирование

Утверждена новая форма декларации пожарной безопасности

Согласование СТУ — разбор необоснованного отказа Минстроя. Беспредел. Часть 2.
Отпуск сотрудников МЧС. Отпуск в МЧС
Нарушение пожарной безопасности: виды ответственности и наказания

Поведение конструкций во время пожара

Особенность разрушения деревянных конструкций состоит в том, что при непосредственном контакте с открытым огнём, они разрушаются (обугливаются) со средней скоростью один миллиметр в минуту.

Наименьший размер сечения, мм	Скорость обугливания древесины V, мм/мин
Наименьший размер сечения, мм	клееной	цельной
120 мм и более	0,6	0,8
Менее 120 мм	0,7	1,0

В результате этого исходное сечение изготовленных из дерева элементов уменьшается, а вместе с тем понижается их прочность. Следствием этих процессов является полное разрушение всех составляющих этих конструкций.

При рассмотрении характера поведения древесных структур необходимо учитывать конструктивные особенности используемого материала, который может быть представлен следующими разновидностями:

однородная древесная масса;
клеёные армированные балки;
фанерные структуры.

Однородные материалы в условиях пожара проявляют себя обычным образом, рассмотренным выше. Что касается сложных по составу конструкций (балок перекрытия, например), изготавливаемых методом склейки – на их поведение при горении значительное влияние оказывает термостойкость используемых клеевых составов.

При правильно подобранном клее скорость разрушения этих строительных элементов заметно снижается. То же самое можно сказать и о фанерных материалах, признаками термического распада которых является их постепенное расслоение.

Если не учитывать особенности нарушения клеевых связей – во всём остальном они ведут себя как обычные однородные структуры.

Как правильно выбирать

Сразу следует сказать о том, что, хотя для бука или ясеня характерна высокая температура горения дров, однако использовать их для топки печи или бани довольно дорого и нерентабельно.

Поэтому принято использовать березовые дрова, которые горят при 800 -820 градусах.

Также, для этих целей подойдет дуб и лиственница, горящие при 840-900 градусах.

Хвойная порода деревьев — сосна, наиболее подойдёт для костра. Однако, никто не запрещает её использование в качестве отопления для печи. При температуре горения 610-630 градусов пойдет вполовину больше дров, чем дуба или березы.

низкая температура горения;
задымленность и образование сажи.

Поскольку в них содержится большое количество смол. Последние оседают на стенках дымохода, со временем засоряют его и требуют очистки. Поэтому, использование хвойных пород древесины для данных целей не очень желательно и рекомендуется только в крайних случаях.

Помимо этого, следует обращать внимание на влажность дров, поскольку ее процент оказывает непосредственное влияние на процесс горения. Соответственно влажный материал будет плохо гореть и создавать большое количество дыма.

Конструктивные меры защиты

Огнезащитные меры в отношении большинства деревянных домов и других строений обеспечиваются соответствующими конструктивными решениями, а также за счёт их обработки специальными химическими реактивами (антипиренами).

Применяются также термоустойчивые утеплители, огнезащита поверхностей деревянных конструкций специальными обмазками. Используются защитные покрытия в виде асбестоцементных (гипсолитовых) листовых заготовок и штукатурка толщиной до 1,5 сантиметра.

Кроме того, для снижения показателя горючести при проектировании намеренно сокращается количество конструкций с параллельно расположенными древесными элементами и пустотами между ними.

Дополнительные меры противодействия распространению пожара предполагают соблюдение норм формирования противопожарных разрывов.

К этому можно добавить разбивку строений специальными перегородками и соответствующее обустройство стенных проёмов (окон и дверей) и огнестойких кровель. Все эти меры позволяют усилить конструкцию в смысле её способности противостоять распространению пожара.

Тепловые характеристики древесины

Породы древесины различаются по плотности, структуре, количеству и составу смол. Все эти факторы влияют на теплотворность дров, на температуру, при которой они сгорают, и на характеристики пламени.

Древесина тополя пористая, такие дрова горят ярко, но максимальный температурный показатель достигает лишь 500 градусов. Плотные породы дерева (бук, ясень, граб), сгорая, выделяют свыше 1000 градусов тепла. Показатели березы несколько ниже – около 800 градусов. Лиственница и дуб разгораются жарче, выдавая до 900 градусов тепла. Сосновые и еловые дрова горят при 620-630 градусах.

Качество дров и как правильно выбирать

У берёзовых дров лучшее соотношение теплоэффективности и стоимости – топить более дорогими породами с высокими показателями температуры сгорания экономически невыгодно.

Ель, пихта и сосна пригодны для разведения костров – эти хвойные породы обеспечивают относительно умеренное тепло. Но в твердотопливном котле, в печи или камине такие дрова использовать не рекомендуется – они выделяют недостаточно тепла для эффективного обогрева жилища и приготовления пищи, сгорают с образованием большого количества сажи.

При выборе также следует обратить внимание на степень влажности древесины – сырые дрова хуже горят и оставляют больше золы

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:

Читайте также: