Что выделяется при сгорании дерева
Горение древесины. Свойства древесины. Продукты горения древесины
С незапамятных времен люди сталкивались с горением древесины. И с тех пор используют дерево как основной вид топлива, который применяют для обогрева различных помещений и приготовления еды. Несмотря на разнообразие горючих веществ, древесина остается распространенным топливом и в XXI веке, из-за невысокой стоимости, доступности и простоты обращения. Для результативного и безопасного применения ее в печах и каминах необходимо владеть некоторыми сведениями о ее физических и химических особенностях.
Факторы, влияющие на температуру горения
Вам будет интересно: Нотабене – это. Значение слова и допустимые сокращения
Максимальная температура горения древесины зависит от породы и может быть достигнута при следующих условиях:
Возможно сжигание и свежих дров, имеющих влажность от 40 до 60%, при этом:
Вам будет интересно: Современное значение пословицы «Нет дыма без огня»
Результативность горения будет значительно снижена из-за необходимости повышенной температуры, идущей на испарение воды и сжигание смолы у хвойных пород. В идеальных условиях самая высокая температура горения у бука и ясеня, а самая низкая – у тополя. Бук, лиственница дуб и граб относятся к ценным породам древесины и в качестве топлива не используются. В бытовых условиях для горения древесины в печах используют березу и хвойные породы деревьев, считая, что они дают наибольшую температуру при горении.
Какие дрова горят жарче?
Как уже упоминалось, дрова являются одним из самых используемых видов топлива для обогрева домов, находящихся за пределами города. Учитывая, что все дрова горят при разной температуре, надо выбрать те, которые лучше. Главным условием для горения дров является наличие кислорода, а это в значительной степени зависит от конструкции печи. Кроме того, у каждой древесины свой химический состав и плотность. Чем плотнее дерево, тем больше от него теплоотдача. Особое значение для большей теплоотдачи древесины при горении? кроме плотности и наличия кислорода, имеет влажность дров.
Сухие горят лучше и выделяют больше тепла, чем сырые дрова. Поэтому после распила их складывают в поленницы и просушивают под навесом в течение года. Каждый, кому доводилось топить печь дровами, замечал, что одни из них горят ярко, выделяя много тепла, а другие тлеют и мало нагревают печь. Все, оказывается, зависит от жаропроизводительности дров. По этому показателю самыми подходящими породами для горения в печах являются береза, сосна и осина.
Что выделяется при горении дерева?
При сгорании дерева образуется дым, состоящий их твердых частиц (сажи) и газообразных продуктов горения. В их состав входят вещества, находящиеся в древесине. Продукты, выделяющиеся при сгорании дерева, состоят из азота, углекислого газа, паров воды, сернистого газа и окиси углерода, которая способна гореть дальше.
Подсчитано, что каждый килограмм древесины выделяет при сгорании примерно 800 г газообразных продуктов и 200 г угля. Состав продуктов горения древесины зависит и от условий, при которых происходит этот процесс. Он может быть:
Описание процесса горения
В процессе горения древесины отмечается несколько этапов:
Плотная древесина горит медленнее, чем менее плотная вследствие того, что имеет большую теплопроводность. При горении сырых дров много тепла затрачивается на испарение влаги, поэтому они горят медленнее сухих дров. Горение древесины — это физическое или химическое явление? Этот вопрос имеет практическое значение, и от правильной его интерпретации будут зависеть условия максимальной теплоотдачи и длительности горения. С одной стороны, это химическое явление: при горении дров происходит химическая реакция и образуются новые вещества – оксиды, выделяется тепло и свет. С другой, – физическое: во время процесса происходит увеличение кинетической энергии молекул. В итоге получается, что процесс горения древесины – это сложное физико-химическое явление. Знакомство с ним поможет правильно подобрать породы древесины, чтобы обеспечить себя длительным и устойчивым источником тепла.
Особенности дыма, возникающего при горении костра
При подбрасывании дров в костер происходит усиленный выброс дыма и окиси углерода – угарного газа. Причем дым появляется различных цветов:
Дым от костра надолго задерживается в организме и содержит большое количество вредных веществ. Об этом необходимо помнить всем, кто любит сидеть у костра.
Свойства древесины
Различные породы деревьев обладают следующими физическими свойствами:
Перед использованием деревянного сырья для определенных целей прежде всего знакомятся со свойствами древесины, а только потом оно идет в производство.
Достоинства и недостатки древесины
Древесине присущи следующие достоинства:
К недостаткам древесины относят:
Использование древесины в разных отраслях народного хозяйства
Древесина находит широкое применение в следующих отраслях:
Заключение
Древесина – один из самых распространенных материалов в мире. Ее веками используют в строительстве, изготовлении мебели и для отопления жилых помещений. Конструкциями из дерева пользуются в каждой семье. Древесина все чаще используется в различных отраслях промышленности. Основными преимуществами этого материала является экологическая чистота, высокая прочность, легкая обрабатываемость, возможность использовать отходы для топлива и других целей.
Продукты горения древесины
В процессе горения древесины образуется дым — смесь газообразных продуктов сгорания с твердыми частицами.
Состав продуктов горения зависит от состава древесины и условий ее горения. Древесина состоит, главным образом, из соединений углерода, водорода, кислорода и азота. Следовательно, обычными продуктами горения древесины являются: углекислый газ, азот, пары воды, окись углерода, сернистый газ. При сгорании 1 кг древесины выделяется 7,5—8,0 м 3 газообразных продуктов сгорания. Продукты горения, за исключением окиси углерода, в дальнейшем гореть больше не способны. При горении древесины твердыми частицами в дыме является сажа (углерод). На состав продуктов сгорания влияют условия, при которых происходит процесс горения. Горение может быть неполное и полное.
При недостаточном доступе воздуха получаются продукты неполного сгорания, образующие едкий дым, который часто выделяется вовремя пожара. Продукты неполного сгорания могут быть чрезвычайно разнообразными и зависят, прежде всего, от состава и свойства горящей древесины, а также от условий ее сгорания. При недостаточном доступе воздуха образуются продукты сухой перегонки, которые не успевают сгореть. Эти продукты чрезвычайно разнообразны и относятся к различным классам органических соединений. В состав их, кроме продуктов полного горения, входят: окись углерода, спирты, кетоны, альдегиды, кислоты и другие сложные органические соединения. При пожаре пары этих соединений могут присутствовать в дыме, увеличивая его ядовитые свойства. Продукты неполного горения способны гореть и образовывать с воздухом взрывчатые смеси. Взрывы таких смесей происходили при тушении пожаров в сушилках, подвалах и закрытых помещениях с большим количеством горючего материала. Неполное горение наблюдается при пожарах в сушильных камерах, где сосредоточено большое количество древесины. В результате сгорания древесины выделяются окись углерода и другие углеводороды, раздражающе действующие на слизистые оболочки глаз, носа и затрудняющие действия пожарных подразделений по тушению пожара.
Вдыхание дыма, содержащего 0,4% окиси углерода, смертельно. Противогазы БН от окиси углерода не защищают. На пожарах применяются специальные кислородные изолирующие приборы (КИП-5, КИП-7 и др.).
Итак, неполным называется горение, в результате которого получаются продукты, еще способные гореть (окись углерода, сажа и различные углеводороды).
Полным называется такое горение, в результате которого получаются продукты, не способные больше гореть (углекислый газ, пары воды, сернистый газ).
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Что может попасть в атмосферу дома при топке дровами
Дровяные отопительные печи и камины широко распространены, они позволяют увеличить температуру в помещении, а также создают уютную обстановку. Однако сжигание древесины также высвобождает в воздух помещения огромный спектр загрязнителей, что может вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Ниже рассмотрены основные вопросы, касающиеся использования дров в качестве отопительного материала в частных домах.
Какие вредные соединения попадают в воздух при горении древесины в печи?
При сжигании дров в отопительной печи в воздушную среду попадает множество химических соединений, например:
Процесс горения неизбежно связан с выделением вредных веществ в окружающую среду. Даже самые безопасные материалы при горении выделяют широкий спектр вредных соединений. Это относится и к древесине, углю, бензину и табаку.
Как происходит распространение вредных веществ при сгорании дров?
В районах с малоэтажной застройкой загрязнение окружающего воздуха из-за отопления дровами и углем может быть значительным. Неприметный дым из трубы частного дома не столь уж безобиден. Задымление может легко распространяться на соседние дома. Ряд исследований показал, что загрязнение частицами PM2.5 может усиливаться, если частные дома в округе используют отопление дровами и углем. То, как ваши соседи отапливают свои дома, сказывается на атмосфере и внутри ваших помещений.
При сгорании дров в воздух попадают мелкодисперсные частицы, которые чаще всего оседают на ближайших участках почвы. Затем они переносятся ветром в направлении соседних домов. При сжигании дров в воздух попадают всевозможные ЛОВ, например, полиароматические углеводороды. Многие соединения этой группы обладают канцерогенными свойствами и представляют угрозу для здоровья. Сжигание древесины приводит к попаданию во внутреннюю и внешнюю атмосферу как механических загрязнителей различных размерных фракций, так и вредных газов и других соединений, отравляющих атмосферу.
Как загрязнение от дровяных печей влияет на здоровье?
ВОЗ оценивает, что в мире из-за плохого печного отопления ежегодно преждевременно умирает около трех миллионов человек. Конечно, существенная доля этих людей проживает в развивающихся странах, где используются примитивные технологии отопления, а также низкокачественное топливо. Особенно опасны ситуации, когда имеется открытый источник горения, а отведение дыма не организовано должным образом. Люди, проживающие в домах с таким отоплением, могут сталкиваться с заболеваниями легких, повышенным риском развития астмы и других болезней.
Влияние печного дыма напоминает воздействие, которому подвергаются пассивные курильщики. Оба эти вида дыма содержат свободные радикалы — вещества, свободные поражать ДНК клеток, что может приводить к раку. Использование печного отопления с применением дров увеличивает риск рака легких, рта и гортани.
Как минимизировать загрязнение от отопительной печи?
Среди действий, которые можно предпринять, чтобы уменьшить воздействие на организм вредных веществ, выделяющихся при печном отоплении, присутствуют:
Какое воздухоочистительное оборудование эффективно защитит от печного дыма?
Для эффективной защиты от печного дыма необходимо применять воздухоочистительное оборудование, которое будет удалять из воздушной среды не только механическую взвесь, но и вредные газы, выделяющиеся при горении. Рециркулятор Tion Clever вполне подойдет для этих целей. Данный очиститель-обеззараживатель активно удаляет из воздуха газовые и механические загрязнители, а также инактивирует (убивает) опасные биологические объекты, задержанные фильтром. Благодаря функции инактивации достигается не простое удержание опасных биологических загрязнителей на фильтре, но и их полное умерщвление. Запатентованная технология очищения гарантирует соответствие воздуха медицинским стандартам качества, что подтверждено серией тестов в государственных лабораториях.
Действие рециркулятора может быть дополнено и усилено при помощи бризера Tion O2. Бризер обеспечит приток свежего воздуха, богатого кислородом и содержащего мало углекислого газа. Это особенно важно, так как при горении любых материалов из воздушной среды активно изымается кислород и выделяется углекислота. Недостаточное количество кислорода в помещении может негативно сказаться на самочувствии людей, поэтому необходимо обеспечение постоянной приточной вентиляции. Приточная вентиляция при помощи бризера включает многократную фильтрацию от механических и газовых загрязнителей, а также нагрев воздуха до нужной температуры.
Горение и образование дыма
Горение древесины представляет собою окисление составных частей ее до углекислого газа СO2 и воды Н2О.
Кривая, характеризующая выход летучих органических соединений в зависимости от температуры пиролиза древесины
Для осуществления этого процесса необходимо достаточное количество окислителя (кислорода) и нагревание древесины до определенной температуры.
При нагревании без доступа кислорода происходит термическое разложение древесины (пиролиз), в результате чего образуются уголь, газы, вода и летучие органические вещества.
В соответствии с теорией, развитой Г. Ф. Кнорре и другими учеными, горение древесины можно представить следующим образом.
В начале нагревания из древесины испаряется влага. В дальнейшем происходит термическое разложение составных частей ее. Составные части древесины в значительной степени окислены, поэтому они распадаются при невысокой температуре. Образование летучих веществ, достигает максимума (до 85% к весу начинается около 160° и сухой древесины) при 300°.
Продукты первичного распада древесины в результате сложных окислительных и восстановительных процессов переходят, в газообразное состояние, в котором они могут легко перемешиваться с молекулами кислорода, образуя горючую смесь, воспламеняющуюся при определенных условиях (избыток кислорода, достаточно высокая температура). В зависимости от качественного состояния древесина воспламеняется при 250—350°.
Газифицированные продукты горят во внешней кромке пламени, внутри же пламени летучие продукты пиролиза древесины превращаются в газообразное состояние.
Свечение пламени вызывается раскаленными частицами углерода, сгорающими в СО2 во внешней его кромке при избытке кислорода. Наоборот, при недостатке кислорода, когда температура сравнительно невелика, пламя имеет красноватый цвет, при этом за счет несгоревших частиц углерода выделяется значительное количество копоти.
Чем больше подача кислорода, тем выше температура, больше и ярче пламя.
Внешний вид пламени также зависит от состава древесины и в первую очередь от содержания углеводородов и смол. Больше всего смол в сосновых деревьях, и березе, при горении которых образуется густое, яркое пламя. Пламя осины, летучие вещества которой содержат больше окиси углерода и меньше углеводородов, невелико, прозрачно, имеет синеватый оттенок. При горении ольхи, содержащей мало смол, также образуется более короткое и прозрачное пламя.
Последовательность термического разложения опилок при образовании коптильного дыма можно условно представить следующими этапами.
На первом этапе очередная «свежая» частица древесных опилок под воздействием горячей смеси паров и газов и теплового излучения соседних горящих частиц прогревается до 150—160°. В этот период в основном испаряется влага, заметного уменьшения объема частицы не наблюдается.
В последующие этапы температура частицы также повышается, вследствие чего происходит термическое разложение органической массы древесной частицы и воспламенение части газифицированных продуктов пиролиза с выделением тепла; часть же летучих веществ вместе с некоторым количеством несгоревшего углерода (сажи) увлекается конвекционными токами вверх, образуя дым. В конце процесса разложения древесины и выделения летучих соединений заметно уменьшаются размеры частицы.
Уголь (твердый углерод), образовавшийся в процессе термического разложения древесных опилок, нагревается теплом, выделяемым при окислении части летучих соединений и начинает реагировать с углекислотой и кислородом:
При этом образуется небольшое, полупрозрачное синеватое пламя горения окиси углерода.
Объем частицы продолжает сокращаться; на заключительном этапе образуется зола. Под действием выделяющегося тепла начинает прогреваться следующая «свежая» частица древесных опилок.
Механизм и химизм сгорания древесины в виде поленьев дров, щепок или кучи опилок одинаков. Имеются отличия в количественной и качественной сторонах процесса собственно горения, т. е. окисления органических соединений кислородом при использовании дров или опилок.
Здесь мы сталкиваемся с понятиями так называемого полного и неполного горения. При полном горении летучие, паро- и газообразные вещества полностью окисляются (или сгорают) до углекислого газа и паров воды.
Примером полного горения может служить реакция окисления одного из компонентов коптильного дыма — метилового спирта СН3ОН:
Аналогично могут протекать реакции, окисления и других органических соединений, возникающих при термическом разложении древесины.
В результате полного горения образуется парогазовая смесь, которая состоит из углекислого газа и паров воды, не содержит коптильных компонентов и не представляет ценности для копчения.
Чтобы получить дым, пригодный для коптильного производства, необходимо создать условия неполного горения древесины. Для этого, например, сверху на дрова помещают слой увлажненных опилок, в результате чего зона и интенсивность горения значительно уменьшаются. При неполном горении летучие органические вещества окисляются лишь частично, а дым насыщается коптильными компонентами.
Глубина окисления продуктов пиролиза древесины зависит от количества кислорода, а также от температуры горения и скорости отвода летучих веществ из зоны горения.
При недостатке кислорода окисление летучих веществ, на пример метилового спирта, протекает по следующей реакции:
Несгоревшие частички углерода, выйдя из зоны пламени, быстро охлаждаются и образуют вместе с другими, не окисленными до конца продуктами разложения древесины дым. Часть их оседает на стенках коптильных камер в виде копоти (сажи). При недостаточно хорошей изоляции коптильных камер на стенках их оседают также сконденсированные парообразные летучие вещества дыма (смола, деготь).
При более глубоком, но также неполном окислении горючих веществ образуется окись углерода:
Содержание окиси углерода в дымовых газах характеризует степень полноты горения.
Таким образом, количество кислорода — один из самых существенных факторов, влияющих на химический состав дыма, в частности на изменение содержания в нем метилового спирта, формальдегида и муравьиной кислоты. Так, при ограниченном доступе воздуха в зону горения из метилового спирта образуется муравьиный альдегид:
При поступлении большего количества воздуха, а, следовательно, и кислорода образовавшийся формальдегид окисляется до муравьиной кислоты:
При избытке воздуха муравьиная кислота полностью окисляется до углекислого газа и воды:
При горении других продуктов пиролиза в зависимости от степени окисления аналогично образуются органические вещества, влияющие на состав дыма.
От количества кислорода, поступающего в сгорающий слой, зависит также температура горения. В обычных условиях древесина в виде поленьев не может сгорать без пламени, а, следовательно, без выделения тепла. В этом случае окисляется значительно большее количество веществ, образующихся из органической массы древесины, чем при сгорании (тлении) опилок. Поэтому значительная часть летучих веществ при сжигании дров не используется для копчения, а коптильный дым по составу уступает дыму, полученному при медленном сгорании опилок. При засыпке горящих дров влажными опилками увеличивается количество дыма, но и в этом случае дрова расходуются неэкономично.
Температурный режим естественного сгорания (тления) опилок значительно мягче по сравнению со сгоранием дров. При горении угля, оставшегося после выделения летучих веществ, образуется небольшое пламя. Полученное тепло расходуется главным образом на нагревание соседних слоев опилок, которые подвергаются термическому разложению без доступа кислорода, так как воздух оттесняется парами и газами горящего слоя.
Сгорание протекает медленно. Значительная часть продуктов термического разложения не окисляется в пламени, поэтому конвекционными потоками отводится сравнительно много летучих веществ.
Примером неполного сгорания опилок может служить сжигание их при нефорсированной нижней подаче воздуха. В этом случае сгорает полностью только нижний слой опилок. Горячие газы и пары вытесняют воздух и нагревают верхние слои опилок, что приводит к сухой перегонке древесины, в результате которой образуются уголь, газы, вода и органические соединения. При равномерном поступлении свежих опилок сверху горит только нижний слой угля, образующегося в результате сухой перегонки вышележащего слоя. При этом получается дым более насыщенный летучими органическими соединениями.
Лучшим способом получения дыма, богатого коптильными компонентами, является образование его в дымогенераторах, работающих на опилках с подогревом коптильной среды газом, глухим паром или электричеством, и во фрикционных дымогенераторах. В этом случае получается дым с повышенным содержанием летучих органических соединений, что обусловлено низкими температурами образования дыма и незначительным окислением первичных продуктов распада древесины.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Горение древесины. Свойства древесины. Продукты горения древесины
С незапамятных времен люди сталкивались с горением древесины. И с тех пор используют дерево как основной вид топлива, который применяют для обогрева различных помещений и приготовления еды. Несмотря на разнообразие горючих веществ, древесина остается распространенным топливом и в XXI веке, из-за невысокой стоимости, доступности и простоты обращения. Для результативного и безопасного применения ее в печах и каминах необходимо владеть некоторыми сведениями о ее физических и химических особенностях.
Факторы, влияющие на температуру горения
Максимальная температура горения древесины зависит от породы и может быть достигнута при следующих условиях:
Возможно сжигание и свежих дров, имеющих влажность от 40 до 60%, при этом:
Вам будет интересно: Нотабене – это. Значение слова и допустимые сокращения
Результативность горения будет значительно снижена из-за необходимости повышенной температуры, идущей на испарение воды и сжигание смолы у хвойных пород. В идеальных условиях самая высокая температура горения у бука и ясеня, а самая низкая – у тополя. Бук, лиственница дуб и граб относятся к ценным породам древесины и в качестве топлива не используются. В бытовых условиях для горения древесины в печах используют березу и хвойные породы деревьев, считая, что они дают наибольшую температуру при горении.
Какие дрова горят жарче?
Как уже упоминалось, дрова являются одним из самых используемых видов топлива для обогрева домов, находящихся за пределами города. Учитывая, что все дрова горят при разной температуре, надо выбрать те, которые лучше. Главным условием для горения дров является наличие кислорода, а это в значительной степени зависит от конструкции печи. Кроме того, у каждой древесины свой химический состав и плотность. Чем плотнее дерево, тем больше от него теплоотдача. Особое значение для большей теплоотдачи древесины при горении? кроме плотности и наличия кислорода, имеет влажность дров.
Вам будет интересно: Современное значение пословицы «Нет дыма без огня»
Сухие горят лучше и выделяют больше тепла, чем сырые дрова. Поэтому после распила их складывают в поленницы и просушивают под навесом в течение года. Каждый, кому доводилось топить печь дровами, замечал, что одни из них горят ярко, выделяя много тепла, а другие тлеют и мало нагревают печь. Все, оказывается, зависит от жаропроизводительности дров. По этому показателю самыми подходящими породами для горения в печах являются береза, сосна и осина.
Что выделяется при горении дерева?
При сгорании дерева образуется дым, состоящий их твердых частиц (сажи) и газообразных продуктов горения. В их состав входят вещества, находящиеся в древесине. Продукты, выделяющиеся при сгорании дерева, состоят из азота, углекислого газа, паров воды, сернистого газа и окиси углерода, которая способна гореть дальше.
Подсчитано, что каждый килограмм древесины выделяет при сгорании примерно 800 г газообразных продуктов и 200 г угля. Состав продуктов горения древесины зависит и от условий, при которых происходит этот процесс. Он может быть:
Описание процесса горения
В процессе горения древесины отмечается несколько этапов:
Плотная древесина горит медленнее, чем менее плотная вследствие того, что имеет большую теплопроводность. При горении сырых дров много тепла затрачивается на испарение влаги, поэтому они горят медленнее сухих дров. Горение древесины — это физическое или химическое явление? Этот вопрос имеет практическое значение, и от правильной его интерпретации будут зависеть условия максимальной теплоотдачи и длительности горения. С одной стороны, это химическое явление: при горении дров происходит химическая реакция и образуются новые вещества – оксиды, выделяется тепло и свет. С другой, – физическое: во время процесса происходит увеличение кинетической энергии молекул. В итоге получается, что процесс горения древесины – это сложное физико-химическое явление. Знакомство с ним поможет правильно подобрать породы древесины, чтобы обеспечить себя длительным и устойчивым источником тепла.
Особенности дыма, возникающего при горении костра
При подбрасывании дров в костер происходит усиленный выброс дыма и окиси углерода – угарного газа. Причем дым появляется различных цветов:
Дым от костра надолго задерживается в организме и содержит большое количество вредных веществ. Об этом необходимо помнить всем, кто любит сидеть у костра.
Свойства древесины
Различные породы деревьев обладают следующими физическими свойствами:
Перед использованием деревянного сырья для определенных целей прежде всего знакомятся со свойствами древесины, а только потом оно идет в производство.
Достоинства и недостатки древесины
Древесине присущи следующие достоинства:
К недостаткам древесины относят:
Использование древесины в разных отраслях народного хозяйства
Древесина находит широкое применение в следующих отраслях:
Заключение
Древесина – один из самых распространенных материалов в мире. Ее веками используют в строительстве, изготовлении мебели и для отопления жилых помещений. Конструкциями из дерева пользуются в каждой семье. Древесина все чаще используется в различных отраслях промышленности. Основными преимуществами этого материала является экологическая чистота, высокая прочность, легкая обрабатываемость, возможность использовать отходы для топлива и других целей.