Contenuto di ceneri della legna da ardere di betulla. Determinazione del calore specifico di combustione della legna da ardere

La legna da ardere è la fonte più antica e tradizionale di energia termica, che è un tipo di combustibile rinnovabile. Per definizione, la legna da ardere è pezzi di legno proporzionati al focolare, utilizzati per accendere e mantenere il fuoco al suo interno. In termini di qualità, la legna da ardere è il combustibile più instabile al mondo.

Tuttavia, la composizione percentuale in peso di qualsiasi massa di legno è approssimativamente la stessa. Comprende fino al 60% di cellulosa, fino al 30% di lignina, 7...8% di idrocarburi associati. Il resto (1...3%) -

Norma statale per la legna da ardere

Opera sul territorio della Russia
GOST 3243-88 Legna da ardere. Specifiche
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Tempi standard Unione Sovietica definisce:

1. Assortimento di legna da ardere per dimensione
2. Quantità consentita di legno marcio
3. Gamma di legna da ardere per potere calorifico
4. Metodologia per il calcolo della quantità di legna da ardere
5. Requisiti di trasporto e stoccaggio
   legna da ardere

Di tutte le informazioni GOST, le più preziose sono i metodi per misurare le cataste di legno e i coefficienti per convertire i valori da una misura piegata a una densa (da un metro pieghevole a un metro cubo). Inoltre, di un certo interesse è la limitazione del marciume del cuore e dell'alburno (non più del 65% della superficie terminale), nonché il divieto del marciume esterno. È semplicemente difficile immaginare una legna da ardere così marcia nella nostra era cosmica di ricerca della qualità.

Per quanto riguarda il potere calorifico,
quindi GOST 3243-88 divide tutta la legna da ardere in tre gruppi:

Contabilità della legna da ardere

Per tenere conto di eventuali valore materiale, la cosa più importante sono i modi e i metodi per calcolarne la quantità. La quantità di legna da ardere può essere presa in considerazione, sia in tonnellate e chilogrammi, sia in piegata e metri cubi e decimetri. Di conseguenza - in unità di misura di massa o volumetriche

1. Contabilità della legna da ardere in unità di misura di massa
   (in tonnellate e chilogrammi)
   Questo metodo di contabilizzazione del combustibile legnoso viene utilizzato molto raramente a causa del suo ingombro e goffaggine. È stato preso in prestito dai falegnami ed è un metodo alternativo nei casi in cui è più facile pesare la legna da ardere piuttosto che determinarne il volume. Così, ad esempio, a volte durante le consegne all’ingrosso di legna da ardere può essere più semplice pesare carri carichi e camion di legname, piuttosto che determinare il volume dei “cappucci” di legno informi che si sollevano su di essi.

   Vantaggi
   
   - facilità di elaborazione delle informazioni per l'ulteriore calcolo del potere calorifico totale del combustibile durante i calcoli di ingegneria termica. Perché il potere calorifico di una misura di peso della legna da ardere viene calcolato ed è praticamente invariato per qualsiasi tipo di legna, indipendentemente dalla sua posizione geografica e dal suo grado. Pertanto, quando si contabilizza la legna da ardere in unità di massa, viene preso in considerazione il peso netto del materiale combustibile meno il peso dell'umidità, la cui quantità è determinata da un misuratore di umidità

   Screpolatura
   contabilità della legna da ardere in unità di misura di massa
   - il metodo è assolutamente inaccettabile per la misurazione e la contabilizzazione delle partite di legna da ardere condizioni del campo registrazione, quando l'attrezzatura speciale richiesta (bilancia e misuratore di umidità) potrebbe non essere a portata di mano
   - il risultato della misurazione dell'umidità diventa presto irrilevante, la legna da ardere diventa rapidamente umida o secca all'aria

2. Contabilità della legna da ardere in unità di misura volumetriche
   (in metri cubi e decimetri piegati)
   Questo metodo di contabilizzazione del combustibile legnoso è diventato il più utilizzato in quanto il più semplice e modo rapido tenendo conto della massa del combustibile legnoso. Pertanto, la contabilità della legna da ardere viene effettuata ovunque in unità di misura volumetriche: metri pieghevoli e metri cubi (misure pieghevoli e dense)

   Vantaggi
   contabilità della legna da ardere in unità di misura volumetriche
   - estrema semplicità nel misurare le cataste di legna con il metro lineare
   - il risultato della misurazione è facilmente controllabile, rimane invariato a lungo e non dà dubbi
   - la metodologia per la misurazione delle partite di legno e i coefficienti per convertire i valori da una misura piegata a una misura densa sono standardizzati e riportati nella

   Screpolatura
   contabilità della legna da ardere in unità di misura di massa
   - il prezzo per la semplicità di contabilizzazione della legna da ardere in unità volumetriche è la complicazione di ulteriori calcoli termotecnici per il calcolo del potere calorifico totale del combustibile legnoso (è necessario tenere conto del tipo di albero, del luogo in cui cresce, del grado di marciume della legna la legna da ardere, ecc.)

Potere calorifico della legna da ardere

Il potere calorifico della legna da ardere
è anche il calore della combustione del legno,
è anche il potere calorifico della legna da ardere

In che modo il potere calorifico della legna da ardere differisce dal potere calorifico del legno?

Il potere calorifico della legna e il potere calorifico della legna da ardere sono valori correlati e simili, identificati in Vita di ogni giorno con i concetti di “teoria” e “pratica”. In teoria studiamo il potere calorifico della legna, ma in pratica ci occupiamo del potere calorifico della legna da ardere. Allo stesso tempo, i tronchi di vero legno possono presentare una gamma di deviazioni dalla norma molto più ampia rispetto ai campioni di laboratorio.

Ad esempio, la vera legna da ardere ha la corteccia, che non è legno nel senso letterale della parola e, tuttavia, occupa volume, partecipa al processo di combustione del legno e ha il proprio potere calorifico. Spesso il potere calorifico della corteccia differisce notevolmente dal potere calorifico del legno stesso. Inoltre, la vera legna da ardere può avere densità di legno diverse a seconda del legno, avere una grande percentuale, ecc.

Pertanto, per la vera legna da ardere, gli indicatori del potere calorifico sono generalizzati e leggermente sottostimati, poiché per la vera legna da ardere tutti i fattori negativi che riduconoil loro potere calorifico. Ciò spiega la minore differenza di grandezza tra i valori del potere calorifico della legna calcolati teoricamente e i valori del potere calorifico della legna da ardere applicati nella pratica.

In altre parole, teoria e pratica sono cose diverse.

Il potere calorifico della legna da ardere è la quantità di calore utile generata durante la sua combustione. Per calore utile si intende il calore che può essere rimosso dal caminetto senza danneggiare il processo di combustione. Il potere calorifico della legna da ardere è l'indicatore più importante della qualità del combustibile legnoso. Il potere calorifico della legna da ardere può variare notevolmente e dipende innanzitutto da due fattori: la legna stessa e il suo .

• Il potere calorifico del legno dipende dalla quantità di sostanza legnosa combustibile presente per unità di massa o volume di legno. (maggiori dettagli sul potere calorifico della legna nell'articolo -)
• Il contenuto di umidità del legno dipende dalla quantità di acqua e altra umidità presenti per unità di massa o volume di legno. (maggiori dettagli sul contenuto di umidità del legno nell'articolo -)

Tabella potere calorifico volumetrico della legna da ardere

Gradazione del potere calorifico secondo
(con umidità del legno 20%)

Potere calorifico del legno marcio

È assolutamente vero che la putrefazione deteriora la qualità della legna da ardere e ne riduce il potere calorifico. Ma quanto diminuisce il potere calorifico della legna da ardere marcia è una domanda. Il GOST sovietico 2140-81 definisce la metodologia per misurare la dimensione del marciume, limita la quantità di marciume in un tronco e il numero di tronchi marci in un lotto (non più del 65% dell'area finale e non più del 20% della superficie massa totale, rispettivamente). Ma, allo stesso tempo, le norme non indicano in alcun modo una variazione del potere calorifico della legna stessa.

E' ovvio entro i limiti dei requisiti GOST Non vi è alcun cambiamento significativo nel potere calorifico complessivo della massa di legno a causa della putrefazione, pertanto i singoli tronchi marci possono essere tranquillamente trascurati.

Se la putrefazione è maggiore di quella accettabile secondo lo standard, è consigliabile tenere conto del potere calorifico di tale legna da ardere in unità di misura. Perché quando il legno marcisce si verificano processi che distruggono la sostanza e interrompono la sua struttura cellulare. Allo stesso tempo, rispettivamente, il legno diminuisce, il che influisce principalmente sul suo peso e praticamente non influisce sul suo volume. Pertanto, le unità di massa del potere calorifico saranno più obiettive per tenere conto del potere calorifico della legna da ardere molto marcia.

Per definizione, il potere calorifico della massa (peso) della legna da ardere è praticamente indipendente dal suo volume, dal tipo di legno e dal grado di marciume. Inoltre, solo l'umidità del legno ha una grande influenza sul potere calorifico della massa (peso) della legna da ardere

Il potere calorifico di una misura di peso di legna da ardere marcia e marcia è quasi uguale al potere calorifico di una misura di peso di legna da ardere ordinaria e dipende solo dal contenuto di umidità del legno stesso. Perché solo il peso dell'acqua sposta il peso delle sostanze combustibili del legno dalla misura del peso della legna da ardere, più la perdita di calore dovuta all'evaporazione dell'acqua e al riscaldamento del vapore acqueo. Che è esattamente ciò di cui abbiamo bisogno.

Potere calorifico della legna da ardere proveniente da diverse regioni

Volumetrico Il potere calorifico della legna da ardere per lo stesso tipo di albero che cresce in diverse regioni può differire a causa dei cambiamenti nella densità del legno a seconda della saturazione d'acqua del suolo nell'area di coltivazione. Inoltre, queste non devono necessariamente essere regioni o regioni diverse del paese. Anche all'interno di una piccola area (10...100 km) di disboscamento, il potere calorifico della legna da ardere per lo stesso tipo di legno può cambiare con una differenza del 2...5% a causa dei cambiamenti nel legno. Ciò è spiegato dal fatto che nelle zone aride (in condizioni di mancanza di umidità) cresce e si forma una struttura cellulare di legno più piccola e più densa rispetto ai terreni paludosi ricchi di acqua. Pertanto, la quantità totale di sostanza combustibile per unità di volume sarà maggiore per la legna da ardere raccolta in aree più asciutte, anche per la stessa area di disboscamento. Naturalmente la differenza non è così grande, circa il 2...5%. Tuttavia, per le raccolte di legna da ardere su larga scala, ciò può avere un reale effetto economico.

Il potere calorifico di massa della legna da ardere proveniente dallo stesso tipo di legno che cresce in regioni diverse non varierà affatto, poiché il potere calorifico non dipende dalla densità del legno, ma dipende solo dal suo contenuto di umidità

Cenere | Contenuto di ceneri della legna da ardere

La cenere è una sostanza minerale che è contenuta nella legna da ardere e rimane nel residuo solido dopo la completa combustione della massa legnosa. Il contenuto di ceneri della legna da ardere è il grado della sua mineralizzazione. Il contenuto di ceneri della legna da ardere viene misurato come percentuale della massa totale del combustibile legnoso e indica il contenuto quantitativo di sostanze minerali in essa contenute.

Distinguere tra cenere interna ed esterna

Grandi carboni dopo la combustione e calore uniforme sono un segno di buone materie prime

Criteri principali

Gli indicatori più importanti per il materiale da combustione: densità, umidità e trasferimento di calore. Tutti sono strettamente correlati tra loro e determinano quanto sia efficace e utile la combustione del legno. Vale la pena considerarli in modo più dettagliato, tenendo conto dei diversi tipi di legno e dei metodi di raccolta.

Densità

La prima cosa a cui un acquirente competente presta attenzione quando ordina materiale per il riscaldamento a legna è la sua densità. Più alto è questo indicatore, migliore è la qualità della razza.

Tutte le specie legnose si dividono in tre categorie principali:

• bassa densità (morbida);
• medio-denso (moderatamente duro);
• ad alta densità (solido).

Ognuno di essi ha una densità diversa, e quindi il calore specifico di combustione della legna da ardere. Le varietà dure sono considerate di altissima qualità. Bruciano più a lungo e producono più calore. Inoltre, formano molti carboni che mantengono il calore nel focolare.

A causa della sua durezza, tale legna da ardere è difficile da lavorare, quindi alcuni consumatori preferiscono legno di media densità, come betulla o frassino. La loro struttura permette di tagliare i tronchi a mano senza troppi sforzi.

Umidità

Il secondo indicatore è l'umidità, cioè la percentuale di acqua nella struttura del legno. Più alto è questo valore, maggiore è la densità, mentre la risorsa utilizzata genererà meno calore a parità di sforzo impiegato.

Il calore specifico della combustione della legna da ardere secca di betulla è caratterizzato come più produttivo di quello umido. Vale la pena notare questa caratteristica della betulla: può essere posta nel focolare quasi subito dopo il taglio, perché ha una bassa umidità. Per massimizzare l'effetto benefico è meglio preparare adeguatamente il materiale.

Per migliorare la qualità del legno riducendo la percentuale di contenuto di umidità in esso, vengono utilizzati i seguenti approcci:

• La legna fresca viene lasciata asciugare per un certo periodo sotto una tettoia. Il numero di giorni dipende dalla stagione e può variare da 80 a 310 giorni.
• Una parte della legna da ardere viene essiccata all'interno, il che ne aumenta il potere calorifico.
• L'opzione migliore è l'essiccazione artificiale. Il potere calorifico viene portato al massimo portando la percentuale di umidità a zero, ed è necessario un tempo minimo per preparare la legna.

Dissipazione di calore

Un indicatore come la trasmissione del calore della legna da ardere sembra riassumere le due caratteristiche precedenti. È lui che indica quanto calore può fornire il materiale selezionato in condizioni specifiche.

Il calore della combustione del legno è maggiore per il legno duro. Di conseguenza, la situazione è opposta con il legno tenero. A parità di condizioni e di ritiro naturale, la differenza nelle letture può raggiungere quasi il 100%. Ecco perché, per risparmiare, ha senso acquistare legna da ardere di alta qualità, che è più costosa da acquistare, poiché la sua produzione è più efficiente.

Qui vale la pena menzionare una proprietà come la temperatura di combustione del legno. La temperatura massima è nel carpino, nel faggio e nel frassino, a più di 1000 gradi Celsius, mentre la quantità massima di calore viene prodotta al livello dell'85-87%. Vicino a loro si trovano quercia e larice, mentre gli indicatori più bassi sono pioppo e ontano con una produzione del 39-47% a temperature intorno ai 500 gradi.

Specie legnose

Il potere calorifico della legna da ardere dipende in larga misura dal tipo di legna. Esistono due categorie principali: conifere e decidue. Il materiale di combustione di alta qualità appartiene al secondo gruppo. Anche qui esiste una classificazione, poiché non tutte le varietà sono adatte per uno scopo particolare in termini di densità.

Conifere

Spesso il legno più accessibile sono gli aghi di pino. Il suo basso costo è determinato non solo dalla prevalenza di abeti rossi e pini, ma anche dalle sue proprietà. Il fatto è che la capacità termica della legna da ardere di questo tipo è bassa e ci sono anche molti altri svantaggi.

Il principale svantaggio delle conifere è la presenza di una grande quantità di resine. Quando tale legna da ardere viene riscaldata, la resina inizia ad espandersi e a bollire, provocando la dispersione di scintille e frammenti in fiamme su una lunga distanza. La resina porta anche alla formazione di fuliggine e bruciature, che intasano camino e canna fumaria.

Deciduo

È molto più redditizio utilizzare il legno duro. Tutte le varietà sono divise in tre categorie, a seconda della loro densità. Le razze morbide includono:

• Tiglio;
• pioppo tremulo;
• pioppo;
• ontano;

Si bruciano rapidamente e quindi hanno poco valore in termini di riscaldamento domestico.

Gli alberi a media densità includono:

• acero;
• betulla;
• larice;
• acacia;
• ciliegia.

Il calore specifico di combustione della legna di betulla è vicino a quello delle specie classificate come dure, in particolare la quercia.

• carpino;
• noce;
• corniolo;

Il potere calorifico di questo tipo di legna da ardere è massimo, ma la lavorazione del legno è difficile a causa della sua elevata densità.

La quercia è un altro tipo popolare di combustibile

Le qualità utili di tali razze determinano il loro costo più elevato, ma ciò consente di ridurre la quantità di materiale che sarà necessario per mantenere una temperatura confortevole in casa.

Selezione dei materiali

Anche le qualità più elevate del legno possono essere annullate se viene scelto in modo errato per un tipo specifico di attività. Ad esempio, praticamente non importa cosa è stato utilizzato per il fuoco notturno quando ci si riuniva con gli amici. Accendere un camino o una stufa in uno stabilimento balneare è una questione completamente diversa.

Per il camino

Riscaldare la tua casa può diventare un problema se carichi la stufa con la legna sbagliata. Ciò è particolarmente pericoloso quando si utilizza un caminetto, poiché un ceppo scintillante può persino provocare un incendio.

La combustione discreta della legna e il calore emanato dal camino sono il punto forte del soggiorno

Per una combustione prolungata e il rilascio di una grande quantità di calore, dovresti dare la preferenza alla quercia, all'acacia, alla betulla e al noce. Per pulire il camino, di tanto in tanto puoi bruciare pioppo tremulo e ontano. La densità di queste rocce è piccola, ma hanno la capacità di bruciare la fuliggine.

Per il bagno

Per garantire una temperatura elevata nel bagno turco dello stabilimento balneare, è richiesto il massimo trasferimento di calore dalla legna da ardere. Inoltre, puoi migliorare le tue condizioni di relax se usi razze che saturano la stanza con un odore gradevole, senza emettere sostanze nocive e resine.

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Per riscaldare il bagno turco scelta ottimale saranno, ovviamente, tronchi di quercia e betulla. Sono solidi, danno un buon calore in un volume ridotto ed emettono anche fumi piacevoli. Anche il tiglio e l'ontano possono fornire un ulteriore effetto curativo. Puoi utilizzare solo materiali ben essiccati, ma non più vecchi di un anno e mezzo o due anni.

Per barbecue

Quando si cucina alla griglia o al barbecue, il punto principale non è la combustione del legno stesso, ma la formazione dei carboni. Ecco perché non ha senso utilizzare rami sottili e sciolti. Possono essere utilizzati solo per accendere un fuoco e quindi aggiungere ceppi grandi e duri al focolare. Affinché il fumo abbia un aroma speciale, si consiglia di utilizzare legna da ardere di frutta per il barbecue. Puoi combinarli con quercia e acacia.

Utilizzando diverse varietà legno, prestare attenzione alla dimensione dei cunei. Ad esempio, la quercia impiegherà più tempo a bruciare e bruciare rispetto al legno di melo, quindi ha senso prendere tronchi di frutta più spessi.

Materiali combustibili alternativi

Il potere calorifico di alcuni tipi di legna da ardere è piuttosto elevato, ma lontano dal massimo possibile. Per risparmiare denaro e spazio per lo stoccaggio del materiale riscaldante, oggi si presta sempre più attenzione a opzioni alternative. È ottimale utilizzare bricchette pressate.

A parità di carico del forno, la legna pressata produce molto più calore. Questo effetto è possibile aumentando la densità del materiale. Inoltre c’è una percentuale di umidità molto più bassa. Un altro vantaggio è la minima formazione di cenere.

Bricchetti e pellet sono realizzati con segatura e trucioli di legno. Pressando i rifiuti, è possibile creare un materiale di combustione incredibilmente denso che anche i più le migliori varietà legna Con un costo più elevato per metro cubo di bricchette, il risparmio finale può ammontare a un importo molto significativo.

È necessario preparare e acquistare i materiali di combustione sulla base di un'analisi approfondita delle loro proprietà. Solo legna da ardere di alta qualità può fornirvi il calore necessario senza causare danni alla vostra salute o alla struttura stessa del riscaldamento.

Umidità

Il contenuto di umidità della biomassa legnosa è una caratteristica quantitativa che mostra il contenuto di umidità nella biomassa. Viene fatta una distinzione tra umidità assoluta e relativa della biomassa.

Umidità assolutaè chiamato il rapporto tra la massa di umidità e la massa di legno secco:

Dove W a è l'umidità assoluta,%; m è la massa del campione allo stato umido, g; m 0 - massa dello stesso campione, essiccato a un valore costante, g.

Umidità relativa o operativa Il rapporto tra la massa di umidità e la massa di legno bagnato si chiama:

Dove W p è l'umidità relativa, o operativa, in %

Nel calcolo dei processi di essiccazione del legno viene utilizzata l'umidità assoluta. Nei calcoli termici viene utilizzata solo l'umidità relativa o operativa. Tenendo conto di questa tradizione consolidata, in futuro utilizzeremo solo l'umidità relativa.

Esistono due forme di umidità contenuta nella biomassa legnosa: legata (igroscopica) e libera. L'umidità legata si trova all'interno delle pareti cellulari ed è trattenuta da legami fisico-chimici; La rimozione di questa umidità comporta costi energetici aggiuntivi e influisce in modo significativo sulla maggior parte delle proprietà della sostanza legnosa.

L'umidità libera si trova nelle cavità cellulari e negli spazi intercellulari. L'umidità libera viene trattenuta solo tramite legami meccanici, viene rimossa molto più facilmente e ha un impatto minore sulle proprietà meccaniche del legno.

Quando il legno è esposto all'aria, l'umidità viene scambiata tra l'aria e la sostanza legnosa. Se il contenuto di umidità della sostanza legnosa è molto elevato, questo scambio provoca l'essiccazione del legno. Se la sua umidità è bassa, la sostanza legnosa viene inumidita. Con una lunga permanenza del legno nell'aria, temperatura e umidità relativa stabili, anche il contenuto di umidità del legno diventa stabile; ciò si ottiene quando la pressione del vapore acqueo dell'aria circostante diventa uguale alla pressione del vapore acqueo sulla superficie del legno. Il contenuto di umidità stabile nel legno mantenuto per lungo tempo ad una determinata temperatura e umidità dell'aria è lo stesso per tutte le specie arboree. L'umidità stabile si chiama equilibrio ed è completamente determinata dai parametri dell'aria in cui si trova, cioè dalla sua temperatura e umidità relativa.

Contenuto di umidità del legno del fusto. A seconda del contenuto di umidità, il legno del fusto viene suddiviso in umido, appena tagliato, essiccato all'aria, asciutto nella stanza e assolutamente asciutto.

Si chiama legno bagnato a lungo situati in acqua, ad esempio durante il rafting o lo smistamento in un bacino d'acqua. Il contenuto di umidità del legno umido W p supera il 50%.

Il legno appena tagliato è legno che ha trattenuto l'umidità dell'albero in crescita. Dipende dal tipo di legno e varia nel range W p =33...50%.

L'umidità media del legno appena tagliato è, %, per l'abete rosso 48, per il larice 45, per l'abete 50, per il pino cedro 48, per il pino silvestre 47, per il salice 46, per il tiglio 38, per il pioppo tremulo 45, per l'ontano 46, per pioppo 48, per betulla verrucosa 44, per faggio 39, per olmo 44, per carpino 38, per quercia 41, per acero 33.

L'essiccazione all'aria è il legno che è rimasto a lungo all'aria aperta. Durante la permanenza all'aria aperta il legno si asciuga costantemente e la sua umidità diminuisce gradualmente fino a raggiungere un valore stabile. Umidità del legno essiccato all'aria W p =13...17%.

Il legno essiccato in camera è legno che è rimasto per lungo tempo in un ambiente riscaldato e ventilato. Umidità della legna secca in ambiente W p =7...11%.

Assolutamente secco - legno essiccato ad una temperatura di t=103±2 °C fino a peso costante.

In un albero in crescita, il contenuto di umidità del legno del fusto è distribuito in modo non uniforme. Varia sia lungo il raggio che lungo l'altezza del tronco.

Il contenuto massimo di umidità del legno del fusto è limitato dal volume totale delle cavità cellulari e degli spazi intercellulari. Quando il legno marcisce, le sue cellule vengono distrutte, con conseguente formazione di ulteriori cavità interne; la struttura del legno marcio, man mano che il processo di decomposizione progredisce, diventa allentata e porosa e la resistenza del legno viene drasticamente ridotta.

Per questi motivi il contenuto di umidità del legno marcio non è limitato e può raggiungere valori così elevati da rendere inefficace la sua combustione. La maggiore porosità del legno marcio lo rende molto igroscopico; essendo all'aria aperta si idrata rapidamente.

Contenuto di ceneri

Contenuto di ceneri si riferisce al contenuto di sostanze minerali nel carburante che rimangono dopo la completa combustione dell'intera massa combustibile. La cenere è una parte indesiderabile del carburante, poiché riduce il contenuto di elementi combustibili e complica il funzionamento dei dispositivi di combustione.

Le ceneri si dividono in interne, contenute nella materia legnosa, ed esterne, che entrano nel combustibile durante l'approvvigionamento, lo stoccaggio e il trasporto della biomassa. A seconda del tipo, la cenere ha una fusibilità diversa se riscaldata ad alte temperature. Le ceneri bassofondenti sono ceneri che hanno una temperatura di inizio dello stato di fusione liquida inferiore a 1350°C. Le ceneri a medio punto di fusione hanno una temperatura di inizio dello stato di fusione liquida compresa tra 1350 e 1450 °C. Per le ceneri refrattarie questa temperatura è superiore a 1450 °C.

La cenere interna della biomassa legnosa è refrattaria, mentre la cenere esterna è bassofondente.

Contenuto di ceneri della corteccia varie razze varia dallo 0,5 all'8% e oltre in caso di grave contaminazione durante l'approvvigionamento o lo stoccaggio.

Densità del legno

La densità della sostanza legnosa è il rapporto tra la massa del materiale che costituisce le pareti cellulari e il volume che occupa. La densità della sostanza legnosa è uguale per tutti i tipi di legno ed è pari a 1,53 g/cm3. Secondo la raccomandazione della commissione CMEA, tutti gli indicatori delle proprietà fisiche e meccaniche del legno sono determinati con un'umidità assoluta del 12% e vengono convertiti a questa umidità.

Densità dei diversi tipi di legno

La densità apparente dei rifiuti sotto forma di vari rifiuti di legno triturato varia notevolmente. Per cippato secco da 100 kg/m 3, fino a 350 kg/m 3 e oltre per cippato umido.

Caratteristiche termiche del legno

Viene chiamata la biomassa legnosa nella forma in cui entra nei forni delle caldaie carburante funzionante. La composizione della biomassa legnosa, ovvero il contenuto in essa singoli elementi, è caratterizzato dalla seguente equazione:
C р +Í р +О р +N р +A р +W р =100%,
dove C p, H p, O p, N p sono rispettivamente il contenuto di carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto nella pasta di legno, %; A p, W p - rispettivamente contenuto di ceneri e umidità nel carburante.

Per caratterizzare il carburante nei calcoli di ingegneria termica, vengono utilizzati i concetti di massa secca e massa combustibile del carburante.

Peso a secco In questo caso, il combustibile è la biomassa essiccata allo stato assolutamente secco. La sua composizione è espressa dall'equazione
C·s +H·s +O·s +N·s +A·s =100%.

Massa combustibile il combustibile è la biomassa da cui sono state rimosse l'umidità e la cenere. La sua composizione è determinata dall'equazione
Cg + Ng + Og + Nr = 100%.

Gli indici dei segni dei componenti della biomassa significano: p - il contenuto del componente nella massa di lavoro, c - il contenuto del componente nella massa secca, g - il contenuto del componente nella massa combustibile del carburante.

Una delle caratteristiche notevoli del legno del fusto è la straordinaria stabilità della sua composizione elementare di massa combustibile. Ecco perché Il calore specifico di combustione dei diversi tipi di legno è praticamente lo stesso.

La composizione elementare della massa combustibile del legno del fusto è quasi la stessa per tutte le specie. Di norma, la variazione del contenuto dei singoli componenti della massa combustibile del legno di fusto rientra nell'errore delle misurazioni tecniche. Sulla base di ciò, durante i calcoli termotecnici, l'installazione di dispositivi di combustione che bruciano il legno di fusto, ecc., è possibile accettare la seguente composizione del legno del fusto come combustibile senza un errore di massa elevato: C g =51%, N g =6,1%, O g =42,3%, N g =0,6%.

Calore di combustione La biomassa è la quantità di calore rilasciata durante la combustione di 1 kg di sostanza. Esistono valori calorifici più alti e più bassi.

Potere calorifico più elevato- questa è la quantità di calore rilasciata durante la combustione di 1 kg di biomassa con la completa condensazione di tutto il vapore acqueo formatosi durante la combustione, con rilascio del calore speso per la loro evaporazione (il cosiddetto calore latente di evaporazione). Il potere calorifico più alto Q in è determinato dalla formula di D. I. Mendeleev (kJ/kg):
Q =340С р +1260Н р -109О р.

Potere calorifico netto(NTS) - la quantità di calore rilasciata durante la combustione di 1 kg di biomassa, escluso il calore speso evaporazione dell'umidità formato durante la combustione di questo combustibile. Il suo valore è determinato dalla formula (kJ/kg):
Q ð =340C ð +1030H ð -109О ð -25W ð.

Il calore di combustione del legno del fusto dipende solo da due grandezze: il contenuto di ceneri e l'umidità. Il calore inferiore di combustione della massa combustibile (secca, priva di ceneri!) del legno del fusto è pressoché costante e pari a 18,9 MJ/kg (4510 kcal/kg).

Tipi di scarti di legno

A seconda della produzione in cui vengono generati gli scarti di legno, questi possono essere suddivisi in due tipologie: scarti di disboscamento e scarti di lavorazione del legno.

Registrazione dei rifiuti- Queste sono le parti separate del legno durante il processo di disboscamento. Questi includono aghi, foglie, germogli non lignificati, rami, ramoscelli, punte, mozziconi, picchi, ritagli di tronco, corteccia, scarti della produzione di pasta di legno frantumata, ecc.

Nella loro forma naturale, i rifiuti del taglio sono difficilmente trasportabili; quando vengono utilizzati per produrre energia, vengono prima ridotti in trucioli.

Rifiuti di legno- Si tratta di rifiuti generati nella produzione della lavorazione del legno. Tra questi rientrano: lastre, listelli, ritagli, cortometraggi, trucioli, segatura, scarti di produzione di trucioli industriali, polveri di legno, cortecce.

In base alla natura della biomassa, gli scarti legnosi possono essere suddivisi nelle seguenti tipologie: scarti provenienti da elementi di chioma; scarti di legno del fusto; rifiuti di corteccia; marciume del legno.

A seconda della forma e della dimensione delle particelle, i rifiuti di legno vengono solitamente suddivisi nei seguenti gruppi: rifiuti di legno in pezzi e rifiuti di legno tenero.

Scarti di legno in pezzi- trattasi di ritagli, picchi, ritagli, lastre, listelli, tagli, mezze lunghezze. I rifiuti di legno tenero comprendono segatura e trucioli.

La caratteristica più importante del legno frantumato è la sua composizione frazionaria. La composizione frazionaria è il rapporto quantitativo tra particelle di determinate dimensioni in massa totale legna tagliata. La frazione di legno frantumato è la percentuale di particelle di una certa dimensione nella massa totale.

Il legno triturato può essere suddiviso nelle seguenti tipologie in base alla dimensione delle particelle:

• — polvere di legno, formato durante la levigatura di legno, compensato e tavole di legno; la maggior parte delle particelle passa attraverso un setaccio con foro di 0,5 mm;
• — segatura, formati durante la segatura longitudinale e trasversale del legno, passano attraverso un setaccio con fori di 5...6 mm;
• — trucioli di legno ottenuto macinando legno e scarti di legno nelle cippatrici; la maggior parte del cippato passa attraverso un vaglio con fori da 30 mm e rimane su un vaglio con fori da 5...6 mm;
• — trucioli di grandi dimensioni, la cui dimensione delle particelle è superiore a 30 mm.

Notiamo separatamente le caratteristiche della polvere di legno. La polvere di legno generata durante la levigatura di legno, compensato, pannelli truciolari e di fibra non può essere immagazzinata né nei magazzini intermedi delle caldaie né nei magazzini di stoccaggio fuori stagione per piccoli combustibili legnosi a causa dell'elevato pericolo di spostamento d'aria ed esplosione. Quando si brucia polvere di legno nei dispositivi di combustione, è necessario garantire il rispetto di tutte le regole per la combustione del combustibile polverizzato, prevenendo il verificarsi di lampi ed esplosioni all'interno dei dispositivi di combustione e nei percorsi del gas delle caldaie a vapore e acqua calda.

La polvere di levigatura del legno è una miscela di particelle di legno con una dimensione media di 250 micron con polvere abrasiva separata dalla carta abrasiva durante il processo di levigatura materiale in legno. Il contenuto di materiale abrasivo nella polvere di legno può arrivare fino all'1% in peso.

Caratteristiche della combustione della biomassa legnosa

Caratteristica importante Il vantaggio della biomassa legnosa come combustibile è l'assenza di zolfo e fosforo al suo interno. Come sapete, la principale perdita di calore in qualsiasi caldaia è la perdita di energia termica con i gas di scarico. L'entità di questa perdita è determinata dalla temperatura dei gas di scarico. Quando si bruciano combustibili contenenti zolfo, questa temperatura viene mantenuta ad almeno 200...250 °C per evitare la corrosione da acido solforico delle superfici di riscaldamento della coda. Quando si bruciano scarti di legno che non contengono zolfo, questa temperatura può essere abbassata a 100...120 °C, il che aumenterà significativamente l'efficienza delle caldaie.

Il contenuto di umidità del combustibile legnoso può variare entro limiti molto ampi. Nelle industrie dei mobili e della lavorazione del legno, il contenuto di umidità di alcuni tipi di rifiuti è del 10...12%; nelle imprese di disboscamento, il contenuto di umidità della maggior parte dei rifiuti è del 45...55%; il contenuto di umidità della corteccia durante la scortecciatura i rifiuti dopo il rafting o lo smistamento nei bacini d'acqua raggiungono l'80%. L'aumento del contenuto di umidità del combustibile legnoso riduce la produttività e l'efficienza delle caldaie. La resa di sostanze volatili durante la combustione di legna da ardere è molto elevata: raggiunge l'85%. Questa è anche una delle caratteristiche della biomassa legnosa come combustibile e richiede una grande lunghezza della fiamma in cui avviene la combustione dei componenti combustibili che escono dallo strato.

Prodotto da coke a biomassa legnosa - carboneè caratterizzato da un'elevata reattività rispetto ai carboni fossili. L'elevata reattività del carbone consente di far funzionare i dispositivi di combustione a bassi valori del coefficiente d'aria in eccesso, il che ha un effetto positivo sull'efficienza degli impianti di caldaie quando bruciano biomassa legnosa al loro interno.

Tuttavia, insieme a questi proprietà positive la legna ha caratteristiche che influiscono negativamente sul funzionamento delle caldaie. Tali caratteristiche, in particolare, includono la capacità di assorbire l'umidità, cioè un aumento dell'umidità nell'ambiente acquatico. Con l'aumento dell'umidità, il potere calorifico inferiore diminuisce rapidamente, il consumo di carburante aumenta, la combustione diventa più difficile, il che richiede l'adozione di soluzioni progettuali speciali nelle apparecchiature delle caldaie e dei forni. Con un'umidità del 10% e un contenuto di ceneri dello 0,7% il NCV sarà di 16,85 MJ/kg, con un'umidità del 50% solo 8,2 MJ/kg. Pertanto, il consumo di carburante della caldaia alla stessa potenza cambierà più di 2 volte quando si passa dal combustibile secco al combustibile umido.

Caratteristica il legno come combustibile ha un contenuto interno di ceneri insignificante (non superiore all'1%). Allo stesso tempo, le inclusioni minerali esterne nei rifiuti di disboscamento raggiungono talvolta il 20%. La cenere che si forma durante la combustione del legno puro è refrattaria e la sua rimozione dalla zona di combustione del forno non presenta particolari difficoltà tecniche. Le inclusioni minerali nella biomassa legnosa sono fusibili. Quando viene bruciata legna con un contenuto significativo, si formano scorie sinterizzate, la cui rimozione dalla zona ad alta temperatura del dispositivo di combustione è difficile e richiede soluzioni tecniche speciali per garantire un funzionamento efficiente del focolare. La scoria sinterizzata che si forma durante la combustione della biomassa legnosa ad alto contenuto di ceneri ha affinità chimica con i mattoni e quando alte temperature nel dispositivo di combustione è sinterizzato con la superficie muratura pareti del forno, il che rende difficile la rimozione delle scorie.

Potenza termica solitamente chiamata la temperatura massima di combustione sviluppata a combustione completa carburante senza aria in eccesso, cioè in condizioni in cui tutto il calore rilasciato durante la combustione viene completamente speso per riscaldare i prodotti della combustione risultanti.

Il termine potenza termica è stato proposto un tempo da D.I. Mendeleev come caratteristica del combustibile, riflettendone la qualità dal punto di vista della sua capacità di essere utilizzato per processi ad alta temperatura. Maggiore è la potenza termica del combustibile, maggiore è la qualità dell'energia termica rilasciata durante la sua combustione, maggiore è l'efficienza operativa delle caldaie a vapore e ad acqua calda. La potenza termica rappresenta il limite al quale si avvicina la temperatura effettiva nel forno man mano che il processo di combustione migliora.

La potenza termica del combustibile legnoso dipende dal suo contenuto di umidità e dal contenuto di ceneri. La potenza termica della legna assolutamente secca (2022 °C) è inferiore solo del 5% rispetto alla potenza termica del combustibile liquido. Quando l'umidità del legno è del 70%, la potenza termica diminuisce di oltre 2 volte (939 °C). Pertanto, un'umidità del 55-60% è il limite pratico per l'utilizzo della legna come combustibile.

L'influenza del contenuto di ceneri del legno sulla sua prestazione termica è molto più debole dell'influenza dell'umidità su questo fattore.

L’influenza del contenuto di umidità della biomassa legnosa sull’efficienza degli impianti caldaia è estremamente significativa. Quando si brucia biomassa legnosa assolutamente secca con basso contenuto di ceneri, l'efficienza operativa delle caldaie, sia in termini di produttività che di efficienza, si avvicina all'efficienza operativa delle caldaie a combustibile liquido e, in alcuni casi, supera l'efficienza operativa delle caldaie che utilizzano determinati tipi di carbone.

Un aumento dell'umidità della biomassa legnosa provoca inevitabilmente una diminuzione del rendimento degli impianti caldaia. Dovreste saperlo e sviluppare e attuare costantemente misure per evitare che le precipitazioni atmosferiche, l'acqua del suolo, ecc. entrino nel combustibile legnoso.

Il contenuto di ceneri della biomassa legnosa ne rende difficile la combustione. La presenza di inclusioni minerali nella biomassa legnosa è dovuta all'utilizzo di processi tecnologici non sufficientemente avanzati per la raccolta del legno e la sua lavorazione primaria. A questi si dovrebbe dare la preferenza processi tecnologici, in cui la contaminazione dei rifiuti di legno con inclusioni minerali può essere ridotta al minimo.

La composizione frazionaria del legno frantumato dovrebbe essere ottimale per questo tipo di dispositivo di combustione. Le deviazioni della dimensione delle particelle dall'ottimale, sia verso l'alto che verso il basso, riducono l'efficienza dei dispositivi di combustione. I trucioli utilizzati per tagliare il legno in trucioli combustibili non dovrebbero produrre grandi deviazioni nella dimensione delle particelle nella direzione di aumentarle. Tuttavia, anche la presenza di un gran numero di particelle troppo piccole è indesiderabile.

Per garantire una combustione efficiente dei rifiuti di legno, è necessario che la progettazione delle caldaie soddisfi le caratteristiche di questo tipo di combustibile.

Scriverò qui un riassunto delle questioni in esame, e poi qualcosa come i paragrafi da cui seguono questi riassunti.

1. Potere calorifico specifico di qualsiasi legna 18 - 0,1465 W, MJ/kg= 4306-35W kcal/kg, W-umidità.
2. Potere calorifico volumetrico della betulla (10-40%) 2,6 kW*h/l
3. Potere calorifico volumetrico del pino (10-40%) 2,1 kW*h/l
4. L'essiccazione al 40% e inferiore non è così difficile. Per il legname tondo è addirittura necessario se è prevista la spaccatura.
5. La cenere non brucia. La fuliggine e il carbone sono vicini al carbone
6. Quando la legna secca brucia, vengono rilasciati 567 grammi di acqua per chilogrammo di legna da ardere.
7. L'apporto d'aria minimo teorico per la combustione è di 5,2 m3/kg di legna secca, mentre l'apporto d'aria normale è di circa 3 m3/l di pino e 3,5 m3/l di betulla.
8. In un camino la cui temperatura delle pareti interne è superiore a 75 gradi non si forma condensa (con legna da ardere fino al 70% di umidità).
9. L'efficienza del riscaldatore della caldaia/forno senza recupero di calore non può superare il 91% a temperatura Gas di scarico 200 gradi
10. Un recuperatore di calore dei fumi con condensazione del vapore può, al limite, restituire fino al 30% o più del calore di combustione della legna, a seconda della sua umidità iniziale.
11. La differenza tra l'espressione qui ottenuta per il potere calorifico specifico della legna da ardere e la dipendenza dalla letteratura è dovuta principalmente all'uso di diverse definizioni di umidità
12. Il potere calorifico volumetrico della legna da ardere marcia con una densità secca di 0,3 kg/l è di 1,45 kW*h/l in un ampio intervallo di umidità.
13. Per determinare il potere calorifico volumetrico di vari tipi di legna da ardere, è sufficiente misurare la densità della legna da ardere essiccata all'aria di questo tipo, moltiplicarla per 4 e ottenere il potere calorifico inkWh litri di questa legna da ardere quasi indipendentemente dall'umidità. La chiamerò la regola del quattro

Contenuto
1. Disposizioni generali.
2. Potere calorifico della legna assolutamente secca.
3. Potere calorifico della legna bagnata.
3.1. Calcolo teorico del calore di evaporazione dell'acqua dal legno.
3.2. Calcolo del calore di evaporazione dell'acqua dal legno
4. Dipendenza della densità del legno dall'umidità
5. Potere calorifico volumetrico.
6. Informazioni sul contenuto di umidità della legna da ardere.
7. Fumo, carbone, fuliggine e cenere
8. Quanto vapore acqueo viene prodotto quando brucia la legna?
9. Calore latente.
10. La quantità di aria necessaria per bruciare la legna
10.1. Quantità di fumi
11. Calore dei fumi
12. Informazioni sull'efficienza del forno
13. Potenziale totale di recupero del calore
14. Ancora una volta sulla dipendenza del potere calorifico della legna da ardere dall'umidità
15. Informazioni sul potere calorifico della legna da ardere marcia
16. Informazioni sul potere calorifico volumetrico di qualsiasi legna da ardere.

Finito per ora. Sarò felice di aggiungere integrazioni e commenti/suggerimenti costruttivi.

1. Disposizioni generali.
Vorrei fare subito una prenotazione che si è scoperto che per contenuto di umidità del legno intendo due concetti diversi. Lavorerò inoltre solo con il contenuto di umidità discusso per il legname. Quelli. la massa d'acqua nell'albero divisa per la massa del residuo secco e non la massa d'acqua divisa per la massa totale.

Quelli. Un'umidità del 100% significa che una tonnellata di legna da ardere contiene 500 kg di acqua e 500 kg di legna da ardere assolutamente secca

Concetto uno. Naturalmente è possibile parlare del potere calorifico della legna da ardere in chilogrammi, ma è scomodo, poiché il contenuto di umidità della legna da ardere varia notevolmente e, di conseguenza, anche il potere calorifico specifico. Allo stesso tempo compriamo legna da ardere al metro cubo, non alla tonnellata.
Compriamo carbone in tonnellate, quindi il suo potere calorifico è interessante soprattutto per kg.
Compriamo gas al metro cubo, quindi il potere calorifico del gas per metro cubo è interessante.
Il carbone ha un potere calorifico di circa 25 MJ/kg e il gas di circa 40 MJ/m3. Della legna da ardere scrivono dai 10 ai 20 MJ/kg. Scopriamolo. Di seguito vedremo che il potere calorifico volumetrico, a differenza del valore di massa della legna da ardere, non cambia molto.

2. Potere calorifico della legna assolutamente secca.
Per cominciare determiniamo il potere calorifico della legna da ardere completamente secca (0%) semplicemente dalla composizione elementare del legno.
Pertanto, credo che le percentuali siano fornite su base massiva.
1000 g di legna da ardere assolutamente secca contengono:
495 g C
442 gO
63 g di altezza
Le nostre reazioni finali. Tralasciamo quelli intermedi (i loro effetti termici, in un modo o nell'altro, sono presenti nella reazione finale):
С+O2->CO2+94 kcal/mol~400 kJ/mol
H2+0,5O2->H2O+240 kJ/mol

Ora determiniamo l'ossigeno aggiuntivo, che fornirà il calore di combustione.
495g C ->41,3 mol
442g O2->13,8 mol
63g H2->31,5 mol
La combustione del carbonio richiede 41,3 moli di ossigeno e la combustione dell'idrogeno richiede 15,8 moli di ossigeno.
Consideriamo due opzioni estreme. Nella prima tutto l'ossigeno presente nella legna è associato al carbonio, nella seconda all'idrogeno
Contiamo:
1a opzione
Calore ricevuto (41,3-13,8)*400+31,5*240=11.000+7.560=18,6 MJ/kg
2a opzione
Calore ricevuto 41,3*400+(31,5-13,8*2)*240=16520+936=17,5 MJ/kg
La verità, insieme a tutta la chimica, è da qualche parte nel mezzo.
La quantità di anidride carbonica e vapore acqueo rilasciata durante la combustione completa è la stessa in entrambi i casi.

Quelli. potere calorifico di qualsiasi legna da ardere assolutamente secca (anche pioppo tremulo, anche quercia) 18+-0,5 MJ/kg~5,0+-0,1 kW*h/kg

3. Potere calorifico della legna bagnata.
Ora stiamo cercando dati sul potere calorifico in base all'umidità.
Per calcolare il potere calorifico specifico in funzione dell'umidità, si propone di utilizzare la formula Q=A-50W, dove A varia da 4600 a 3870 http://tehnopost.kiev.ua/ru/drova/13-teplotvornost-drevesiny- drova.html
oppure prendi 4400 secondo GOST 3000-45 http://www.pechkaru.ru/Svojstva drevesin.html
Scopriamolo. abbiamo ottenuto per la legna secca 18 MJ/kg = 4306 kcal/kg.
e 50W corrispondono a 20,9 kJ/g di acqua. Il calore di evaporazione dell'acqua è 2,3 kJ/g. E qui c'è una discrepanza. Pertanto, la formula potrebbe non essere applicabile in un'ampia gamma di parametri di umidità. A bassi livelli di umidità a causa di A incerto, a livelli di umidità elevati (più del 20-30%) a causa di 50 errato.
Nei dati sul potere calorifico diretto ci sono contraddizioni da fonte a fonte e c'è incertezza su cosa si intende per umidità. Non fornirò collegamenti. Pertanto, calcoliamo semplicemente il calore di evaporazione dell'acqua in base all'umidità.

3.1. Calcolo teorico del calore di evaporazione dell'acqua dal legno.
Per fare ciò utilizzeremo le dipendenze

Limitiamoci a 20 gradi.
da qui
3% -> 5%(rel)
4% -> 10%(rel)
6% -> 24%(rel)
9% -> 44%(rel)
12% -> 63%(rel)
15% -> 73%(rel)
20% -> 85%(rel)
28% -> 97%(rel)

Come possiamo ottenere da questo il calore di vaporizzazione? ma abbastanza semplice.
mu(coppia)=mu0+RT*ln(pi)
Di conseguenza, la differenza nei potenziali chimici del vapore su legno e acqua è determinata come delta(mu)=RT*ln(pi/psat). pi è la pressione parziale del vapore sopra l'albero, psat è la pressione parziale del vapore saturo. Il loro rapporto è l'umidità relativa dell'aria espressa come frazione, denotiamolo H.
rispettivamente
R=8,31 J/mol/K
T=293K
La differenza di potenziale chimico è la differenza nel calore di evaporazione espressa in J/mol. Scriviamo l'espressione in unità più digeribili in kJ/kg
delta(Qsp)=(1000/18)*8,31*293/1000 ln(H)=135ln(H) kJ/kg precisione nel segno

3.2. Calcolo del calore di evaporazione dell'acqua dal legno
Da qui i nostri dati grafici vengono elaborati in valori istantanei del calore di evaporazione dell'acqua:
3% -> 2,71 MJ/kg
4% -> 2,61 MJ/kg
6% -> 2,49 MJ/kg
9% -> 2,41 MJ/kg
12% -> 2,36 MJ/kg
15% -> 2,34 MJ/kg
20% -> 2,32MJ/kg
28% -> 2,30 MJ/kg
Successivi 2,3 MJ/kg
Al di sotto del 3% considereremo 3MJ/kg.
BENE. Abbiamo dati universali applicabili a qualsiasi legno, considerando che anche la foto originale è applicabile a qualsiasi legno. Questo va molto bene. Consideriamo ora il processo di inumidimento del legno e la corrispondente diminuzione del potere calorifico
prendiamo 1 kg di residuo secco, umidità 0 g, potere calorifico 18 MJ/kg
inumidito al 3% - aggiunti 30 g di acqua. La massa è aumentata di questi 30 grammi e il calore di combustione è diminuito del calore di evaporazione di questi 30 grammi. Il nostro totale è (18 MJ-30/1000*3 MJ)/1,03 kg=17,4 MJ/kg
ulteriormente inumidito di un altro 1%, la massa è aumentata di un altro 1%, e il calore latente è aumentato di 0,0271 MJ. Totale 17,2 MJ/kg
E così via, ricalcoliamo tutti i valori. Noi abbiamo:
0% -> 18,0 MJ/kg
3% -> 17,4 MJ/kg
4% -> 17,2 MJ/kg
6% -> 16,8 MJ/kg
9% -> 16,3 MJ/kg
12% -> 15,8 MJ/kg
15% -> 15,3 MJ/kg
20% -> 14,6 MJ/kg
28% -> 13,5 MJ/kg
30%-> 13,3 MJ/kg
40%-> 12,2 MJ/kg
70%->9,6 MJ/kg
Evviva! Anche questi dati non dipendono dal tipo di legno.
In questo caso la dipendenza è perfettamente descritta da una parabola:
Q=0,0007143*W^2 - 0,1702W + 17,82
o linearmente nell'intervallo 0-40
Q = 18 - 0,1465 W, MJ/kg o kcal/kg Q=4306-35 W (non 50 affatto) Tratteremo la differenza separatamente in seguito.

4. Dipendenza della densità del legno dall'umidità
Prenderò in considerazione due razze. Pino e betulla

Per cominciare, ho frugato in giro e ho deciso di accontentarmi dei seguenti dati sulla densità del legno

Conoscendo i valori di densità possiamo determinare il peso volumetrico del residuo secco e dell'acqua in funzione dell'umidità; non teniamo conto del legno segato fresco, poiché l'umidità non viene determinata.
Quindi la densità della betulla è 2.10E-05x2 + 2.29E-03x + 6.00E-01
pino 1.08E-05x2 + 2.53E-03x + 4.70E-01
qui x è l'umidità.
Semplificherò in un'espressione lineare nell'intervallo 0-40%
Si scopre
pino ro=0,47+0,003W
betulla ro=0,6+0,003W
Sarebbe bello raccogliere statistiche sui dati, poiché il pino è 0,47 m.b. e riguardo al caso, ma la betulla è più leggera e 0,57 da qualche parte.

5. Potere calorifico volumetrico.
Ora calcoliamo il potere calorifico per unità di volume di pino e betulla
Per betulla

0 0,6 18 10,8
15 0,64 15,31541 9,801862
25 0,67 13,91944 9,326025
75 0,89 9,273572 8,253479
Per la betulla si può notare che il potere calorifico volumetrico varia da 8 MJ/l per legna appena tagliata a 10,8 per legna completamente secca. In un intervallo praticamente significativo del 10-40% da circa 9 a 10 MJ/l ~ 2,6 kW*h/l

Per pino
densità di umidità capacità termica specifica capacità termica volumetrica
0 0,47 18 8,46
15 0,51 15,31541 7,810859
25 0,54 13,91944 7,516497
75 0,72 9,273572 6,676972
Per la betulla si può notare che il potere calorifico volumetrico varia da 6,5 ​​MJ/l per la legna appena tagliata a 8,5 per la legna completamente secca. In un intervallo praticamente significativo del 10-40% da circa 7 a 8 MJ/l ~ 2,1 kW*h/l

6. Informazioni sul contenuto di umidità della legna da ardere.
In precedenza ho menzionato l'intervallo praticamente significativo del 10-40%. Voglio chiarire. Dalle considerazioni precedenti risulta ovvio che è più consigliabile bruciare legna secca che legna bagnata, ed è semplicemente più facile bruciarla e trasportarla nel focolare. Resta da capire cosa significa secco.
Se guardiamo l'immagine sopra, vedremo che agli stessi 20 gradi sopra il 30%, l'umidità dell'aria di equilibrio accanto a un albero del genere è del 100% (rel.). Cosa significa? L'AK è che il tronco si comporta come una pozzanghera e si asciuga con qualsiasi condizione atmosferica, può asciugarsi anche sotto la pioggia. La velocità di essiccazione è limitata solo dalla diffusione, ovvero dalla lunghezza del tronco se non viene tagliato.
A proposito, la velocità di asciugatura di un tronco lungo 35 cm equivale approssimativamente alla velocità di asciugatura di una tavola cinquanta e cinquanta e, a causa delle crepe nel tronco, la sua velocità di asciugatura aumenta ulteriormente rispetto a una tavola e la posa in I mezzi ceppi a fila singola migliorano ulteriormente l'asciugatura rispetto ad una tavola. Sembra che in un paio di mesi d'estate, in una fila singola di polline per strada, si possa raggiungere un'umidità del 30% o meno per mezzo metro di legna da ardere. Quelli scheggiati si asciugano naturalmente ancora più velocemente.
Pronti a discutere se ci saranno risultati.

Non è difficile immaginare che tipo di registro appaia e che sensazione abbia questo. Non presenta crepe nella parte finale e risulta leggermente umido al tatto. Se si trova a caso nell'acqua, possono comparire muffe e funghi. Tutti i tipi di insetti corrono felici se fa caldo. Naturalmente si fa l'iniezione, ma con riluttanza. Penso che sopra il 50% non ci sia quasi alcun formicolio. L'ascia/mannaia entra con uno “squelch” e l'intero effetto

Il legno essiccato all'aria presenta già crepe e il contenuto di umidità è inferiore al 20%. Punge con relativa facilità e brucia bene.

Cos'è il 10%? Diamo un'occhiata alla foto. Questa non è necessariamente un'essiccazione in camera. Può essere asciugato in una sauna o semplicemente in una stanza riscaldata durante la stagione. Questa legna da ardere brucia: fai appena in tempo a gettarla dentro, divampa perfettamente, è leggera e “risonante” al tatto. Sono anche ottimamente piallati in schegge.

7. Fumo, carbone, fuliggine e cenere
I principali prodotti della combustione del legno sono l’anidride carbonica e il vapore acqueo. Che, insieme all'azoto, sono i principali componenti dei fumi.
Inoltre rimangono residui incombusti. Si tratta di fuliggine (sotto forma di scaglie nel camino, e in realtà ciò che chiamiamo fumo), carbone e cenere. La loro composizione è la seguente:
carbone:
http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1490.html
composizione: 80-92% C, 4,0-4,8% H, 5-15% O - la stessa pietra in essenza, come suggerito
Il carbone contiene anche l'1-3% di minerali. impurità, cap. arr. carbonati e ossidi di K, Na, Ca, Mg, Si, Al, Fe.
Ed eccolo qui cenere Cosa sono gli ossidi metallici non infiammabili. A proposito, la cenere è utilizzata nel mondo come additivo per il cemento, anche il clinker, infatti, viene ricevuto solo in consegna (senza costi energetici aggiuntivi).

fuliggine
Composizione elementare,
Carbonio, C89 – 99
Idrogeno, H 0,3 – 0,5
Ossigeno, O 0,1 – 10
Zolfo, S0.1 – 1.1
Minerali0,5
È vero, si tratta di fuliggine leggermente diverse, ma fuliggine tecniche. Ma penso che la differenza sia piccola.

Sia il carbone che la fuliggine hanno una composizione simile al carbone, il che significa che non solo bruciano, ma hanno anche un elevato potere calorifico, a livello di 25 MJ / kg. Penso che la formazione sia di carbone che di fuliggine sia dovuta principalmente alla temperatura insufficiente nel focolare/mancanza di ossigeno.

8. Quanto vapore acqueo viene prodotto quando brucia la legna?
1 kg di legna da ardere secca contiene 63 grammi di idrogeno oppure
Una volta bruciati, questi 63 grammi di acqua produrranno un massimo di 63*18/2 (spendiamo due grammi di idrogeno per produrre 18 grammi di acqua) = 567 grammi/kg_legno.
La quantità totale di acqua generata durante la combustione del legno sarà quindi
0% ->567 g/kg
10%->615 g/kg
20%->673 g/kg
40%->805 g/kg
70%->1033 g/kg

9. Calore latente.
Una domanda interessante è: se l'umidità che si forma durante la combustione del legno viene condensata e il calore risultante viene portato via, quanta ne resta? Lo valuteremo.
0% ->567 g/kg->1,3 MJ/kg->7,2% del potere calorifico della legna da ardere
10%->615 g/kg->1,4 MJ/kg->8,8% del potere calorifico della legna da ardere
20%->673 g/kg->1,5 MJ/kg->10,6% del potere calorifico della legna da ardere
40%->805 g/kg->1,9 MJ/kg->15,2% del potere calorifico della legna da ardere
70%->1033 g/kg->2,4MJ/kg->24,7% del calore di combustione del legno
Questo è il limite teorico dell'additivo che può essere spremuto dalla condensa dell'acqua. Inoltre, se non si riscalda con legna grezza, l'intero effetto marginale è compreso tra l'8 e il 15%

10. La quantità di aria necessaria per bruciare la legna
La seconda potenziale fonte di calore per aumentare l'efficienza di una caldaia/forno TT è l'estrazione del calore dai gas di scarico.
Abbiamo già tutti i dati necessari, quindi non entreremo nelle fonti. Per prima cosa è necessario calcolare la fornitura d'aria minima teorica per la combustione della legna. Per cominciare da quelli secchi.
Diamo un'occhiata al paragrafo 2

1 kg di legna da ardere:
495g C ->41,3 mol
442g O2->13,8 mol
63g H2->31,5 mol
La combustione del carbonio richiede 41,3 moli di ossigeno e la combustione dell'idrogeno richiede 15,8 moli di ossigeno. Inoltre ci sono già 13,8 moli di ossigeno. Il fabbisogno totale di ossigeno per la combustione è di 43,3 mol/kg_legno. da qui fabbisogno d'aria 216 mol/kg_legno= 5,2 m3/kg_legno(ossigeno - un quinto).
Per diversi contenuti di umidità del legno abbiamo
0%->5,2 m3/kg->2,4 m3/l_pino! 3,1 m3/l_, betulla
10%->4,7 m3/kg->2,4 m3/l_pino! 3,0 m3/l_, betulla
20%->4,3 m3/kg->2,3 m3/l_pino! 2,9 m3/l_, betulla
40%->3,7 m3/kg->2,2 m3/l_pino! 2,7 m3/l_, betulla
70%->3,1 m3/kg->2,1 m3/l_pino! 2,5 m3/l_, betulla
Come nel caso del potere calorifico, lo vediamo l'apporto d'aria necessario per ogni litro di legna da ardere dipende leggermente dalla sua umidità.

In questo caso, è impossibile fornire aria inferiore al valore ottenuto: si verificherà una combustione incompleta del carburante, la formazione monossido di carbonio, fuliggine e carbone. Inoltre non è consigliabile fornirne molto di più, poiché ciò comporterebbe una combustione incompleta dell'ossigeno, una diminuzione della temperatura massima dei fumi e grandi perdite nel camino.

Immettere il coefficiente di eccesso d'aria (gamma) come rapporto tra l'effettiva fornitura d'aria e il minimo teorico (5 m3/kg). Il valore del coefficiente in eccesso può variare e solitamente è compreso tra 1 e 1,5.

10.1. Quantità di fumi
Allo stesso tempo, abbiamo bruciato 43,3 moli di ossigeno, ma abbiamo rilasciato 41,3 moli di CO2, 31,5 moli di acqua chimica e tutta l'umidità contenuta nel legno.
Pertanto la quantità di fumi all'uscita dal forno è maggiore che all'ingresso e viene calcolata in termini di temperatura ambiente
0% ->5,9 m3/kg, di cui vapore acqueo 0,76 m3/kg
10%->5,5 m3/kg, di cui vapore acqueo 0,89 m3/kg compreso evaporato 0,13
20%->5,2 m3/kg, di cui vapore acqueo 1,02 m3/kg compreso evaporato 0,26
40%->4,8 m3/kg, di cui vapore acqueo 1,3 m3/kg
70%->4,4 m3/kg, di cui vapore acqueo 1,69 m3/kg
Perché abbiamo bisogno di tutto questo?
Ma perché. Per prima cosa possiamo determinare la temperatura a cui deve essere mantenuta la canna fumaria affinché non si formi mai condensa. (a proposito, non ho alcuna condensa nel tubo).
Per fare ciò troveremo la temperatura corrispondente all'umidità relativa dei fumi per il 70% della legna da ardere. E' possibile secondo il programma sopra riportato. Stiamo cercando 1,68/4,4=0,38.
Ma non è possibile secondo il programma! C'è un errore
Prendiamo questi dati http://www.fptl.ru/spravo4nik/davlenie-vodyanogo-para.html e otteniamo una temperatura di 75 gradi. Quelli. se il camino è più caldo non ci sarà condensa al suo interno.

Per fattori in eccesso maggiori di uno, la quantità di gas di scarico deve essere calcolata come la quantità calcolata di gas di scarico (5,2 m3/kg al 20%) più (gamma-1) volte la quantità di aria teoricamente richiesta (4,3 m3/kg al 20%) 20%). .
Ad esempio per un eccesso di 1,2 e 20% di umidità avremo 5,2+0,2*4,3=6,1m3/kg

11. Calore dei fumi
Limitiamoci al caso in cui la temperatura dei fumi sia di 200 gradi. Ho preso uno dei valori dal collegamento http://celsius-service.ru/?page_id=766
E cercheremo il calore in eccesso dei gas di combustione rispetto alla temperatura ambiente: il potenziale di recupero del calore. Ipotizziamo un coefficiente di eccesso d'aria pari a 1,2. Dati sui gas di combustione da qui: http://thermalinfo.ru/publ/gazy/gazovye_smesi/teploprovodnosti_i_svojstva_dymovykh_gazov/28-1-0-33
Densità a 200 gradi 0,748, Cp=1,097.
a zero 1.295 e 1.042.
Si noti che la densità è correlata secondo la legge dei gas ideali: 0,748=1,295*273/473. E la capacità termica è praticamente costante. Poiché operiamo con flussi ricalcolati di 20 gradi, determiniamo la densità a una determinata temperatura - 1.207. e Cp prendiamo la media, circa 1,07. La capacità termica totale del nostro cubo di fumo standard è 1,29 kJ/m3/K

0% ->6,9 m3/kg->1,6MJ/kg->8,9% del potere calorifico della legna da ardere
10%->6,4 m3/kg->1,5MJ/kg->9,3% del potere calorifico della legna da ardere
20%->6,1 m3/kg->1,4MJ/kg->9,7% del potere calorifico della legna da ardere
40%->5,5 m3/kg->1,3MJ/kg->10,5% del potere calorifico della legna
70%->5,0 m3/kg->1,2MJ/kg->12,1% del potere calorifico della legna

Inoltre, cercheremo di giustificare la differenza tra il potere calorifico letterario della legna da ardere 4400-50W e 4306-35W ottenuto sopra. Giustificare la differenza nel coefficiente.
Supponiamo che gli autori della formula considerino il calore per il riscaldamento del vapore aggiuntivo come le stesse perdite del calore latente e del ritiro del legno. Abbiamo previsto tra il 10 e il 20% di vapore aggiuntivo pari a 0,13 m3/kg_legna. Senza preoccuparci di trovare il valore della capacità termica del vapore acqueo (non differiscono ancora molto), otteniamo perdite aggiuntive per il riscaldamento di acqua aggiuntiva 0,13 * 1,3 * 180 = 30,4 KJ/kg_legno. L'1% di umidità è dieci volte inferiore a 3 kJ/kg/% o 0,7 kcal/kg/%. Non ne abbiamo ottenuti 15. Ancora un'incoerenza. Non vedo ancora altri motivi.

12. Informazioni sull'efficienza del forno
C'è il desiderio di capire cosa si nasconde nel cosiddetto. Efficienza della caldaia. Il calore dei fumi è sicuramente una perdita. Anche le perdite attraverso i muri sono incondizionate (se non sono considerate dannose). Calore latente: perdita? NO. Il calore latente dell'umidità evaporata risiede nel ridotto potere calorifico della legna da ardere. L'acqua formata chimicamente è un prodotto della combustione e non una perdita di potenza (non evapora ma si forma immediatamente sotto forma di vapore).
In totale, l'efficienza massima della caldaia/forno è determinata dal potenziale di recupero del calore (senza tener conto della condensa) scritto appena sopra. Ed è circa il 90% e non più di 91. Per aumentare l'efficienza è necessario ridurre la temperatura dei fumi all'uscita dal forno, ad esempio riducendo l'intensità della combustione, ma allo stesso tempo una dovrebbe aspettarsi una formazione più estesa di fuliggine - c'è fumo e la legna non brucia al 100% -> una diminuzione dell'efficienza.

13. Potenziale totale di recupero del calore.
Dai dati sopra presentati, è abbastanza semplice calcolare per il caso di raffreddamento dai gas di scarico da 200 a 20 e condensazione di umidità. Per semplicità di tutta l'umidità.

0% ->2.9MJ/kg->16% del potere calorifico della legna da ardere
10%->3,0 MJ/kg->18,6% del potere calorifico della legna da ardere
20%->3,0 MJ/kg->20,6% del potere calorifico della legna da ardere
40%->3,2MJ/kg->26,3% del potere calorifico della legna da ardere
70%->3,6MJ/kg->37,4% del potere calorifico della legna da ardere
Va notato che i valori sono abbastanza evidenti. Quelli. Esiste un potenziale di recupero del calore, mentre l’entità degli effetti in termini assoluti in MJ/kg dipende debolmente dall’umidità, il che forse semplifica il calcolo ingegneristico. Nell'effetto indicato, circa la metà è dovuta alla condensa, il resto è dovuto alla capacità termica dei fumi.

14. Ancora una volta sulla dipendenza del potere calorifico della legna da ardere dall'umidità
Proviamo a giustificare la differenza tra il potere calorifico letterario della legna da ardere 4400-50W e il 4306-35W ottenuto sopra nel coefficiente prima di W.
Supponiamo che gli autori della formula considerino il calore per il riscaldamento del vapore aggiuntivo come le stesse perdite del calore latente e del ritiro del legno. Abbiamo previsto tra il 10 e il 20% di vapore aggiuntivo pari a 0,13 m3/kg_legna. Senza preoccuparci di trovare il valore della capacità termica del vapore acqueo (non differiscono ancora molto), otteniamo perdite aggiuntive per il riscaldamento di acqua aggiuntiva 0,13 * 1,3 * 180 = 30,4 KJ/kg_legno. L'1% di umidità è dieci volte inferiore a 3 kJ/kg/% o 0,7 kcal/kg/%. Non ne abbiamo ottenuti 15. Ancora un'incoerenza.

Supponiamo un'altra opzione. Il punto è che gli autori della nota formula operavano con la cosiddetta umidità assoluta del legno, mentre qui noi operavamo con l'umidità relativa.
In termini assoluti per W si intende il rapporto tra la massa dell'acqua e la massa totale della legna da ardere e in termini relativi il rapporto tra la massa dell'acqua e la massa del residuo secco (vedi paragrafo 1).
Sulla base di queste definizioni, costruiremo la dipendenza dell'umidità assoluta da quella relativa
0%(rel)->0%(ass)
10%(rel)->9,1%(ass)
20%(rel)->16,7%(ass)
40%(rel)->28,6%(ass)
70%(rel)->41,2%(ass)
100%(rel)->50%(ass)
Consideriamo di nuovo separatamente l'intervallo 10-40. È possibile approssimare la dipendenza ottenuta della retta W = 1,55 Wabs - 4,78.
Sostituiamo questa espressione nella formula per il potere calorifico precedentemente ottenuto e otteniamo una nuova espressione lineare per il potere calorifico specifico della legna da ardere
4306-35W=4306-35*(1,55 Wab - 4,78)=4473-54W. Abbiamo finalmente ottenuto un risultato molto più vicino ai dati della letteratura.

15. Informazioni sul potere calorifico della legna da ardere marcia
Quando accendo il fuoco all'aperto, compresi i barbecue, probabilmente come molte persone preferisco accenderlo con legna secca. Questa legna da ardere è costituita da rami secchi piuttosto marci. Bruciano bene, abbastanza caldo, ma per formare una certa quantità di carbone ci vuole circa il doppio della normale betulla essiccata all'aria. Ma dove posso trovare questa betulla secca nella foresta? Ecco perché affogo con ciò che ho e con ciò che non danneggia la foresta. La stessa legna è perfetta per riscaldare la stufa/caldaia di casa.
Cos'è questo legno secco? Questo è lo stesso legno in cui solitamente avveniva il processo di decomposizione, incl. direttamente sulla radice, di conseguenza, la densità del residuo secco diminuì notevolmente e apparve una struttura sciolta. Questa struttura sciolta è più permeabile al vapore rispetto al legno normale, quindi il ramo si secca direttamente alla radice in determinate condizioni.
Sto parlando di questo tipo di legna da ardere

Puoi anche usare tronchi d'albero marci se sono secchi. È molto difficile bruciare il legno marcio umido, quindi per ora non lo prenderemo in considerazione.

Non ho mai misurato la densità di tale legna da ardere. Ma soggettivamente questa densità è circa una volta e mezza inferiore Pino silvestre(con ampie tolleranze). Sulla base di questo postulato calcoleremo la capacità termica volumetrica in base all'umidità, mentre io di solito la riscaldo con legna secca legno duro, la cui densità era inizialmente superiore a quella del pino. Quelli. Consideriamo il caso in cui un tronco marcio abbia una densità di residuo secco pari alla metà di quella del legno originale.
Poiché per betulla e pino le formule lineari per la dipendenza della densità coincidono (fino alla densità della legna da ardere assolutamente secca), quindi per il legno marcio utilizzeremo anche questa formula:
ro=0,3+0,003W. Si tratta di una stima molto approssimativa, ma nessuno sembra aver realmente studiato la questione sollevata qui. M.b. I canadesi hanno informazioni, ma hanno anche una propria foresta, con le proprie proprietà.
0% (0,30 kg/l) ->18,0 MJ/kg ->5,4 MJ/l=1,5 kW*h/l
10% (0,33 kg/l) ->16,1 MJ/kg->5,3 MJ/l=1,5 kW*h/l
20% (0,36 kg/l) ->14,6 MJ/kg->5,3 MJ/l=1,5 kW*h/l
40% (0,42 kg/l) ->12,2 MJ/kg->5,1 MJ/l=1,4 kW*h/l
70% (0,51 kg/l) ->9,6 MJ/kg->4,9 MJ/l=1,4 kW*h/l
Il che non è più particolarmente sorprendente, anche il potere calorifico volumetrico della legna marcia dipende debolmente dall'umidità ed è di circa 1,45 kW*h/l.

16. Informazioni sul potere calorifico volumetrico di qualsiasi legna da ardere.
In generale, le rocce considerate, compreso il legno marcio, possono essere combinate sotto un'unica formula per il potere calorifico. Per ottenere una formula non del tutto accademica, ma applicabile nella pratica, al posto del legno assolutamente secco scriviamo per il 20%:
Densità Potere calorifico
0,66 kg/l -> 2,7 kW*h/l
0,53 kg/l -> 2,1 kW*h/l
0,36 kg/l -> 1,5 kW*h/l
Quelli. Il potere calorifico volumetrico della legna da ardere essiccata all'aria, indipendentemente dalla specie, è approssimativamente Q=4*densità (in kg/l), kW*h/l

Quelli. per capire cosa produrrà la tua legna da ardere specifica (frutta varia, marcia, conifere, ecc.) Puoi determinare la densità della legna da ardere condizionatamente essiccata all'aria una volta, pesando e determinando il volume. Moltiplicare per 4 e applicare il valore risultante per quasi tutti i contenuti di umidità della legna da ardere.
Effettuerei una misurazione simile realizzando un tronco corto (entro 10 cm) vicino a un cilindro o parallelepipedo rettangolare (tavola). L'obiettivo è non preoccuparsi di misurare il volume e asciugarlo all'aria abbastanza velocemente. Lascia che ti ricordi che l'asciugatura lungo le fibre è 6,5 volte più veloce che attraverso di esse. E questo pezzo di legno da 10 cm si asciugherà all'aria in una settimana in estate.

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Il potere calorifico della legna da ardere dipende dal tipo di albero e dalla sua umidità

Chiamiamo legna da ardere pezzi di legno utilizzati in rapide reazioni di ossidazione con l'ossigeno atmosferico per produrre luce e calore. Accendiamo semplicemente un fuoco per terra dopo aver fatto un picnic. O in dispositivi speciali: barbecue, focolari, caldaie, stufe, takyr o altri.

Esistono vari tipi di legna da ardere, la quantità di calore ottenuta dalla combustione, divisa per massa (volume), è chiamata calore specifico di combustione dell'olio da riscaldamento. Il potere calorifico della legna da ardere dipende dal tipo di albero e dal suo contenuto di umidità. Inoltre, la completezza della combustione e l'efficienza dell'utilizzo dell'energia di combustione dipendono da altri fattori. Stufe diverse, forza di tiraggio, design del camino: tutto influisce sul risultato.

L'essenza del parametro fisico

L'energia viene misurata in "joule" - la quantità di lavoro svolto per spostarsi di 1 metro quando viene applicata una forza di 1 newton nella direzione di applicazione. Oppure in “calorie”: la quantità di calore necessaria per riscaldare 1 g di acqua di 1 °C ad una pressione di 760 mm Hg. Una caloria internazionale corrisponde a 4,1868 Joule.

La capacità termica specifica di un combustibile è la quantità di calore prodotto dalla combustione completa divisa per la massa o il volume del combustibile.

Il valore non è costante, poiché la legna da ardere può variare notevolmente e anche questo parametro varia di conseguenza. In laboratorio, il calore specifico viene misurato mediante combustione in appositi dispositivi. Il risultato è vero per un campione specifico, ma solo per quel campione.

Il calore specifico totale dell'olio da riscaldamento viene misurato con il raffreddamento simultaneo dei prodotti della combustione e la condensazione dell'acqua evaporata, per tenere conto dell'INTERA quantità di energia ricevuta.

In pratica si utilizza più spesso il lavoro anziché il calore specifico di combustione, senza tenere conto di tutta l'energia ricevuta.

L'essenza del processo di combustione

Se riscaldi la legna, a 120–150 ˚C diventa di colore scuro. Questa è una carbonizzazione lenta, che si trasforma in carbone. Aumentando la temperatura a 350–350 ˚С, vedremo la decomposizione termica, l'annerimento con il rilascio di fumo bianco o marrone. Se riscaldati ulteriormente, i gas di pirolisi rilasciati (CO e idrocarburi volatili) si accenderanno trasformandosi in fiamme. Dopo aver bruciato per qualche tempo, la quantità di sostanze volatili diminuirà e i carboni continueranno a bruciare, ma senza fiamma. In pratica, per accendere e mantenere la combustione, la legna deve essere riscaldata a 450–650 ˚C.

Processo di combustione del legno

Di conseguenza, la temperatura di combustione del gasolio nel focolare varia da circa 500 °C (pioppo) a 1000 e oltre (frassino, faggio). Questo valore dipende molto dal tiraggio, dalla progettazione del forno e da molti altri fattori.

Dipendente dall'umidità

Maggiore è l'umidità, peggiore è la combustione, minore è l'efficienza della stufa e più difficile è accendere e mantenere il fuoco. E il potere calorifico della legna da ardere è inferiore.

Indicatori di potere calorifico (la quantità di calore rilasciata durante la combustione completa di 1 kg di legna da ardere, a seconda dell'umidità)

Sia il calore specifico del gasolio da riscaldamento che il suo tasso di utilizzo diminuiscono. Le ragioni sono le seguenti.

1. L'acqua nella composizione riduce la quantità di combustibile tal quale: con un'umidità del 50% la legna da ardere contiene metà dell'acqua. E non brucerà...
2. Parte dell'energia del gasolio da riscaldamento verrà spesa per il riscaldamento e l'evaporazione dell'umidità.
3. La legna bagnata conduce meglio il calore, il che rende difficile riscaldare la parte del ceppo da accendere alla temperatura di combustione.

Il contenuto di umidità del legno appena tagliato varia a seconda del momento dell’abbattimento, del tipo di albero e del luogo di crescita, ma in media contiene circa il 50% di acqua.

Ecco perché lo mettono in cataste di legna sotto una tettoia. Durante la conservazione, parte dell'umidità evapora. Quando l'umidità diminuisce dal 50 al 20%, il calore specifico di combustione dell'olio da riscaldamento raddoppia circa.

Dipendenza dalla densità

Stranamente, la composizione di alberi di specie diverse è simile: 35–46% cellulosa, 20–28% lignina + esteri, resine e altre sostanze. E la differenza nel calore di combustione dell'olio da riscaldamento è dovuta alla porosità, cioè alla quantità di spazio occupato dai vuoti. Di conseguenza, di legno più denso, maggiore è il potere calorifico della legna da ardere da esso. I pellet combustibili di alta qualità ottenuti dall'essiccazione e dalla pressatura degli scarti di legno hanno una densità di 1,1 kg/dm 3, cioè superiore alla densità dell'acqua. In cui annegano.

Caratteristiche economiche di varie legna da ardere

La forma è importante: più piccoli sono i ceppi, più facilmente si accenderanno e bruceranno più velocemente. È chiaro che la lunghezza dipende anche dal design: troppo lungo non può essere inserito in una stufa o in un caminetto; le estremità sporgono. Troppo breve: manodopera extra durante il taglio o la triturazione. La temperatura di combustione della legna da ardere dipende dalla quantità di umidità, dal tipo di legna e dalla quantità di aria fornita. La temperatura è più bassa quando si brucia legna da ardere di pioppo, più alta quando si brucia legno duro: frassino, acero di montagna, quercia.

L'importanza dell'umidità è stata scritta sopra. Da questo dipende non solo il trasferimento di calore del combustibile nel forno, ma anche i costi di manodopera per la spaccatura o il taglio. È più facile spaccare e segare il legno umido e appena tagliato. Tuttavia, è troppo umido e viscoso, il che gli fa molto male. La parte del calcio è più densa e i ceppi sradicati e le aree vicine ai nodi hanno una maggiore resistenza. Lì gli strati di legno sono intrecciati, il che lo rende molto più forte. La quercia si spacca bene in direzione longitudinale, utilizzata dai bottai fin dall'antichità. Ottenere tegole, tegole e spaccare la legna da ardere ha i suoi segreti.

L'abete rosso è una specie "da tiro", motivo per cui non è auspicabile l'uso in caminetti o fuochi. Quando riscaldate, le “bolle” interne contenenti resina bollono e lanciano particelle ardenti piuttosto lontano, il che è pericoloso: è facile bruciare i vestiti vicino al fuoco. Oppure potrebbe provocare un incendio vicino al caminetto. In un focolare a forno chiuso questo non ha importanza. La betulla produce una fiamma calda ed è un'ottima legna da ardere. Ma con un cattivo tiraggio si formano molte sostanze resinose (prima si produceva il catrame di betulla) e si deposita molta fuliggine. L'ontano e il pioppo tremulo, al contrario, producono poca fuliggine. I fiammiferi sono realizzati principalmente con pioppo tremulo.

In pratica conviene segare e spaccare subito la legna da ardere appena tagliata. Quindi impilarlo sotto le tende da sole, creando cataste di legna in modo che l'aria passi attraverso, asciugando il combustibile e aumentando il trasferimento di calore. Tagliare la legna è un compito ad alta intensità di manodopera, quindi al momento dell'acquisto prestare attenzione a questo. Inoltre, ti porteranno legna da ardere accatastata o sfusa.

Nel secondo caso, il gasolio da riscaldamento viene posto in un corpo “sciolto” e il cliente paga in parte per l'aria. Inoltre, il combustibile liquido o gassoso utilizzato per il riscaldamento presenta un vantaggio: è facile automatizzare la fornitura. Richiedono molta legna da ardere Fai da te. Tutto questo dovrebbe essere preso in considerazione quando si sceglie una stufa o una caldaia per la propria casa.

Video: come scegliere la legna da ardere per il focolare