| Константин Белый |
 30.01.2014 в 19:31
|
|
Сообщений: 3782
Регистрация: 22.08.2012
|
Теплотворность дров.
Сухие дрова горят лучше сырых – и это истина. При увлажнении и высушивании дров качество топлива будет изменяться – улучшаться или ухудшаться. Но, так ли это важно для современного отопительного оборудования? Например, пиролизные котлы позволяют требую дрова, влажностью 20%!
Уясним, что Теплотворность дров находится в прямой зависимости от ее влажности.
Разберемся в начале что такое влажность древесины и как она влияет на теплотворность.
Влажность древесины не зависит от породы дерева. Влажность древесины – это количественный показатель содержания влаги в ней. Различают абсолютную и относительную влажность древесины:
1. Абсолютная влажность – это отношение массы влаги, которую содержит образец древесины, к массе абсолютно сухой древесины этого же образца. Величина «абсолютной влажности» в отопительной практике не применяется.
2. Относительная (рабочая) влажность древесины - это отношение массы влаги, которую содержит образец древесины, к его общей массе. Значение относительной (рабочей) влажности древесины, применяется в расчетах по теплотехнике. Здесь и дальше, под понятием «влажность» будет подразумеваться, именно «относительная влажность».
Влага в древесине разделяется на два вида – свободная и связанная:
1. Свободная влага – это влага, которая находится во внутриклеточном и междуклеточном пространстве, а также в полостях и порах древесины. Свободная влага удерживается в древесине за счет механических связей и легко удаляется из нее при обычной сушке.
2.Связанная влага – это влага, которая находится внутри стенок клеток древесины. Связанную влагу еще называют, «гигроскопической». Связанная влага удерживается на уровне физико-химических связей. Удаление этого вида влаги из древесины весьма затруднено, связано с большими затратами энергии и оказывает большое влияние на механические свойства самой древесины. В природных условиях, связанная влага может быть удалена во время горения или естественного старения (гниения) древесины, когда происходит разрушение стенок клеток и физико-химических связей в их массе.
При определении относительной (рабочей) влажности образца древесины учитывается суммарный объем свободной и связанной влаги всего образца.
Влажность дров – очень неустойчивый показатель. Между древесиной и окружающей средой (воздухом) все время происходит влагообмен. Если влажность древесины больше, чем влажность окружающего воздуха – будет происходить высыхание древесины. Если наоборот – увлажнение.
Если влажность и температура окружающей среды (воздуха) достаточно долго будут иметь неизменное значение, то влажность дров тоже стабилизируется и будет соответствовать влажности окружающего воздуха. Влажность древесины, при которой прекращается обмен влагой между ней и окружающей средой, называют «равновесной».
Рассчитывая относительную влажност воздуха условно различают следующие степени влажности древесины:
1. Сплавная (влажность 50%, и более). Это может быть дерево, которое длительное время находилось в воде. Например, сплавная древесина, или древесина после сортировки в водном бассейне, или просто хорошо намокшее (отсыревшее) бревно.
2. Свежесрубленная (влажность 33...50%). Это древесина, которая сохранила влагу растущего дерева.
3. Воздушно-сухая (влажность 20...30%). Это древесина, которая длительное время выдерживалась на открытом воздухе, при хорошем проветривании.
4. Комнатно-сухая (влажность 7...18%). Это древесина, которая длительное время находилась в жилой комнате или в ином, отапливаемом и вентилируемом помещении.
5. Абсолютно сухая (влажность 0%). Это древесина, высушенная при температуре t=103±2°С до постоянной массы.
Теперь зная влажность дров приведем Теплотворность дров, в таблице приведены обобщенные показатели теплотворной способности древесины для каждой степени ее влажности.
Влажность дров
(%)
Массовая
рабочая
теплотворность,
ккал/кг Степень влажности
0 4400 Абсолютно сухая
древесина
7...18 3980-3750 Комнатно-сухая
древесина
25...30 3630-3120 Воздушно-сухая
древесина
33...50 2870-1860 Свежесрубленная
древесина
50…70 1800 и менее Сплавная
древесина
70 и более Практически
не горит Сплавная
древесина
Из таблицы видно, что чем меньше влажность древесины, тем выше ее теплотворная способность. Например, воздушно-сухая древесина имеет рабочую теплотворность более чем в два раза большую, чем свежесрубленная, не говоря уже о мокрой древесине.
Древесина, влажностью 70% и выше, практически не горит.
Самый экономичный вариант – это использовать дрова в состоянии комнатно-сухой степени влажности. Такие дрова дают максимальное количество тепла. Самый простой и дешевый способ довести дрова до воздушно-сухого состояния это заготовить их впрок и хранить в сухом проветриваемом помещении.
Повышенное содержание влаги в топливе отрицательно сказывается на самом процессе горения. Избыток водяных паров служит основой для создания агрессивной среды, являющейся причиной преждевременного износа отопительного агрегата и дымоходов.
 
|
| Константин Белый |
30.01.2014 в 22:53
|
|
Сообщений: 3782
Регистрация: 22.08.2012
|
Теплотворность дров поможет раскрыть понятие абсолютной и рабочей теплотворности:
Что такое теплотворность дров
Теплотворность, (теплота сгорания, теплотворная способность) древесины – это количество тепла, которое образуется при горении древесины .
Различают высшую и низшую (абсолютную и рабочую) теплотворность древесины
Удельная теплотворность древесины
Теплотворность древесины, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (удельной теплотворностью) древесины. Удельная теплотворность – это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании массовой или объёмной единицы топлива.
Удельная теплотворность древесины бывает массовой и объёмной
Высшая (абсолютная) теплотворность древесины
Теплотворность древесины называется высшей или абсолютной, если учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.
Теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения, называется скрытой теплотой горения
Высшая (абсолютная) теплотворность древесины определяется путём полного сжигания в калориметре 1кг сухого исследуемого образца с последующим охлаждением всех продуктов горения к исходной температуре и конденсацией водяного пара.
Важный момент:
В лабораторных экспериментах фигурирует образец абсолютно сухой древесины, весом 1кг. Очевидно, что в таком случае, речь больше идёт про абсолютную теплотворность материала стенок клеток древесины – древесинного вещества. Ибо, что ещё может быть в куске абсолютно сухой древесины, весом в 1кг?
Ответ, более чем прост – в 1кг сухой древесины могут присутствовать иные углеводородные соединения, не являющимися древесным веществом. Прежде всего – это полиэфирные смолы и масла, которыми особенно богата древесина хвойных пород.
Поскольку, весовая молекулярная характеристика у всех углеводородных соединений практически одинакова, а разница только в объёме, то – для дальнейших расчётов теплотворности древесины, принимаем за аксиому:
Высшая (абсолютная) теплотворность 1кг древесины мало зависит от породы дерева.
Потому что, элементарный химический состав древесинного вещества практически всегда одинаков, а процентная разница между теплотворностью древесинного вещества и заменяющими его углеводородами существенно не влияет на теплотворность единицы массы топлива.
Низшая (рабочая) теплотворность древесины
Теплотворность древесины называется низшей или рабочей, если не учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.
Теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения, называется скрытой теплотой горения
Низшая (рабочая) теплотворность древесины определяется путём полного сжигания в калориметре исследуемого образца без последующего охлаждения всех продуктов горения к исходной температуре и без конденсации водяного пара.
Рабочая теплотворность всегда меньше, чем абсолютная
На практике, никогда не удаётся охладить продукты сгорания до полной конденсации водяного пара. Поэтому, рабочая (низшая) теплотворность древесины имеет широкое практическое применение.
Низшая (рабочая) массовая удельная теплотворность древесины
Рабочая (низшая) теплотворность древесины, отнесённая к единице массы топлива, называется рабочей (низшей) массовой удельной теплотворностью древесины, или просто – массовой удельной теплотворностью. Массовая удельная теплотворность измеряется в Дж/кг, кал/кг, или в кратных к ним единицах.
Из определения рабочей теплотворности древесины вытекает следующее:
Массовая удельная рабочая теплотворность древесины мало зависит от породы дерева, поскольку 1 кг абсолютно сухой древесины любой породы дерева содержит примерно равное количество горючего вещества, близкого по своему составу.
Массовая удельная рабочая теплотворность древесины напрямую зависит от её влажности
Причины зависимости массовой удельной рабочей теплотворности древесины от её влажности:
Уменьшение количества горючего вещества на величину, равную весу влаги. Например, 1кг влажной древесины содержит чистого горючего древесинного вещества в количестве, равном 1кг минус вес влаги. В то время, когда 1кг абсолютно сухой древесины будет содержать именно 1кг чистого топлива.
Увеличение потери тепла на испарение влаги.
(Увеличение скрытой теплоты горения)
Низшая (рабочая) объёмная удельная теплотворность древесины
Рабочая (низшая) теплотворность древесины, отнесённая к единице объёма топлива, называется рабочей (низшей) объёмной удельной теплотворностью древесины, или просто – объёмной удельной теплотворностью. Объёмная удельная теплотворность измеряется в Дж/м3, кал/м3, или в кратных к ним единицах.
Конвертер единиц объёмной теплотворности (Дж/см3, кал/см3)
Объёмная удельная теплотворность древесины зависит от её плотности,
от концентрации древесинного вещества в единице объёма топлива
Пояснение:
Древесина имеет пористо-ячеистую структуру. Внутриклеточные полости и околоклеточные пустоты, уменьшают количество древесинного вещества, заключённого в единице объёма топлива. Чем плотнее древесина, чем меньше в её объёме будет пустот и, соответственно, будет больше концентрация древесинного вещества – тем больше будет теплотворность такой древесины.
Поэтому:
Объёмная удельная теплотворность напрямую зависит от породы дерева, поскольку разные породы дерева имеют различную плотность и, соответственно – разное количество горючего (теплотворного) вещества в единице своего объёма
Объёмная удельная теплотворность определяется индивидуально для каждой породы дерева, является справочной величиной и имеет наибольшее практическое применение см. Таблица удельной теплотворности древесины для разных пород дерева
Объёмная удельная теплота сгорания древесины широко применяется на практике, как качественная и количественная характеристика теплотворности дров
Объёмная рабочая теплотворная способность древесины (ОРТС) напрямую зависит от плотности самой древесины и может изменяться в очень широких пределах, поскольку плотность древесины – весьма нестабильная величина.
Расчёт теплотворности древесины
Расчёт абсолютной (высшей) теплотворной способности древесины
Высшая теплотворная способность (ВТС) древесины определяется как сумма теплотворных способностей всех её отдельно взятых химических элементов и вычисляется по формуле Менделеева:
Q(ВТС) = 81C + 300Н - 26O
где С, H и О – процентное содержание в топливе углерода, водорода и кислорода
Состав древесного вещества для любой породы дерева:
49,5% углерода, 6,3% водорода, 44,1% кислорода
Соответственно, получим:
Q(ВТС) = 81 x 49,5 + 300 x 6,3 – 26 x 44,1 = 4752.9 ккал/кг
Полученная величина будет использована в формуле Надеждина при определении рабочей массовой удельной теплотворности древесины для влажности 12%
Расчёт удельной массовой рабочей (низшей) теплотворной способности древесины
Массовая рабочая теплотворная способность древесины (МРТС) определяется по формуле Надеждина и находится в зависимости от влажности дров:
для комнатно-сухой древесины, влажностью 7...18%
Q(МРТС) = 4600 – 50 x W = 4600 - 50 x (7...18) = 4250...3700 ккал/кг
для воздушно-сухой древесины, влажностью 25...30%
Q(МРТС) = 4370 – 50 x W = 4370 - 50 x (25...30) = 3120...2870 ккал/кг
для сплавной древесины, влажностью 50...70%
Q(МРТС) = 3870 – 45 x W = 3870 – 45 x (50...70) = 1620...720 ккал/кг
где W – относительная влажность древесины в процентах,
4600, 4370, 3870 – значения массовой абсолютной (высшей) теплотворности древесины, которые высчитываются индивидуально для каждого образца, исходя из процентного соотношения абсолютно сухого древесного вещества и содержащейся в нем влаги.
Соответственно, для влажности 12%:
Q(МРТС) = 4600 – 50 x 12 = 4000 ккал/кг
Расчёт удельной объёмной рабочей (низшей) теплотворной способности древесины
Объёмная рабочая теплотворная способность древесины (ОРТС) определяется умножение массовой рабочей теплотворной способности на величину плотности древесины.
Например, средняя теплотворность для ясеня:
4000 ккал/кг X 0,750 кг/дм3 = 3000 ккал/дм3
Нижний предел теплотворности для ясеня:
4000 ккал/кг X 0,520 кг/дм3 = 2800 ккал/дм3
Верхний предел теплотворности для ясеня:
4000 ккал/кг X 0,950 кг/дм3 = 3800 ккал/дм3
где, 0,750 кг/дм3 – средняя плотность древесины ясеня
0,520 кг/дм3 и 0,950 кг/дм3 – нижний и верхний пределы
отклонения плотности для древесины ясеня
Плотность (удельный вес) древесины для разных пород дерева берём из «Справочника по массам авиационных материалов» изд. «Машиностроение» Москва 1975г.
На основании таблицы плотности древесины, массовая удельная теплотворность от Надеждина была преобразована в объёмную теплотворность в зависимости от породы дерева, при влажности 12%.
Из полученных данных составлена
Таблица удельной теплотворности древесины (дров) для разных пород дерева
Перевод единиц объёмной теплотворности древесины, дров
Дрова – соразмерные очагу куски древесины, используемые для разведения и поддержания в нем огня. Теплотворная способность дров – важнейший показатель их качества, как вида топлива. Дрова разных пород дерева имеют разную объёмную удельную теплоту сгорания. Поскольку дрова измеряются и продаются в объёмных единицах (складометрах), то объёмная теплотворность становится решающим фактором при выборе дров.
|
| Константин Белый |
31.01.2014 в 14:20
|
|
Сообщений: 3782
Регистрация: 22.08.2012
|
Есть таблица теплотворности в зависимости от влажности
|
| Константин Белый |
31.01.2014 в 14:23
|
|
Сообщений: 3782
Регистрация: 22.08.2012
|
Есть таблица теплотворности в зависимости от влажности.
Зависимость расчётной теплотворной способности от влажности древесины (нормативный метод).
влажность влагосодержание низшая теплотворная коэффициент
Wri Uri Cri способность древесины перевода в
отн. абс. Qri условное топливо
% % кг/кг ккал/кг мдж/кг квт*час/кг
80 400 4,000 413 1,73 0,48 0,059
75 300 3,000 666,8 2,79 0,78 0,095
70 233 2,333 920 3,85 1,07 0,131
65 185 1,857 1173 4,91 1,36 0,168
60 150 1,500 1427 5,98 1,66 0,204
55 122 1,220 1680 7,04 1,95 0,240
50 100 1,000 1933 8,10 2,25 0,276
45 81,8 0,818 2186 9,16 2,54 0,312
40 66,7 0,667 2440 10,22 2,84 0,349
35 53,8 0,538 2693 11,28 3,13 0,385
30 42,8 0,428 2947 12,35 3,43 0,421
25 33,3 0,333 3200,6 13,41 3,72 0,457
20 25 0,250 3454 14,47 4,02 0,493
15 17,65 0,177 3707 15,53 4,31 0,530
10 11,1 0,111 3960 16,59 4,61 0,566
9 4011 16,80 4,66
8 4061 17,02 4,72
7 4112 17,23 4,78
6 4162 17,44 4,84
5 5,26 0,053 4213 17,65 4,90 0,602
Qoрасч 0 0 0,000 4467 18,72 5,20 0,638
Qocnp min 0 0 0,000 4460 18,69 5,19 0,637
Qocnp max 0 0 0,000 4560 19,11 5,30 0,651
|
| Гость |
25.10.2015 в 18:51
|
|
Так может лучше тогда сжигать брикеты, а не дрова?
|
| Гость |
24.11.2015 в 14:21
|
|
Сжигал я брикеты - очень удобно, но дороже.
|
| Гость |
20.09.2017 в 00:27
|
|
Цитата (Константин Белый @ 31.01.2014,14:20)
Есть таблица теплотворности в зависимости от влажности
|
| Гость |
21.12.2017 в 23:01
|
|
Колотые дрова можно считать сухими лишь через год после их колки и сушки на улице под навесом. Если же топить сырыми дровами, при сгорании влага превращается в пар. Проходя по каналам печки, этот пар сразу их остужает, а впоследствии оседает на холодных стенках в виде капель. Постепенно эти капли, смешиваясь с сажей, образуют конденсат, приводящий к разрушению дымохода.
Топливо различают по числу тепла, выделяемого им. Даже отдельные породы деревьев и их сухие дрова имеют разную тепловую способность.
Например: если для топки требуется ¾ кубометра дубовых дров, то осиновых — 1,5 кубометра, березовых — 1 кубометр, сосновых — 1,2 кубометра, еловых — 1,3 кубометра, ольховых — 1,2 кубометра.
Поленья колотых дров должны быть одинаковой толщины — в среднем 8-10 сантиметров. Это даст равномерное нагревание печки. Эффективным и хорошим видом топлива для печи является торф. Но для его использования топливник печки должен иметь определенную конструкцию. Это не обязательное, но желательное условие, хотя торф способен гореть в любых печках. Еще необходимо учитывать, что при применении торфа тягу усиливают, чтобы правильно топить печку.
|