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PRECAUCIÓN 1
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Factores que afectan la temperatura de combustión de la leña
Hay varios factores que contribuyen a la combustión:
- El tipo de madera utilizada para la quema.
- contenido de humedad del material.
- El volumen de aire que ingresa al horno.
Estos son los principales indicadores a los que debes prestar especial atención, ya que de ellos dependerá la eficiencia de la quema de leña y la temperatura que puede subir durante el proceso de combustión.
Nivel de humedad
El contenido de humedad de la madera juega un papel clave en el encendido, por lo que este punto importante requiere una consideración por separado. Cualquier árbol que acaba de ser cortado tiene un cierto contenido de humedad. En la mayoría de los casos, esta cifra es del 50%. Pero en algunos casos aumenta hasta el 65%. Y esto sugiere que este tipo de material se secará durante mucho tiempo bajo la influencia de altas temperaturas antes de encenderse.
Parte del calor se destinará únicamente a eliminar el exceso de humedad por evaporación. Por este motivo, la temperatura no alcanzará el valor máximo. La transferencia de calor bajo esta condición disminuirá.
Para obtener el máximo beneficio, hay algunas opciones básicas para usar:
- El secado es la mejor opción. Para hacer esto, el árbol se corta en pedazos pequeños y luego se pliega en un lugar seco en un granero o cobertizo. En condiciones naturales, el proceso de secado dura aproximadamente 1 año. Y si la leña se almacena por más tiempo y permanece durante dos veranos, su humedad será del 20%. Este ya es el mejor indicador.
- La segunda opción es menos preferible: quemar lo que es, sin prestar atención a la humedad. Pero en este escenario, tendrás que gastar el doble de leña para formar la temperatura deseada. Además, debe estar preparado para limpiar la chimenea del hollín.
Cuanto mejor se seque la madera, más alta se puede enseñar la temperatura de combustión. Y depende de la liberación de calor. El calor no funcionará con madera mojada.
proceso de calentamiento
El calentamiento es el calentamiento de una sección separada de un material de madera a una temperatura suficiente para encender toda la superficie.
Después de eso, el proceso continuará cuando se forme el carbón. Cuando se calienta a 250-350 grados, el material seleccionado comenzará a descomponerse en componentes. Luego comienza a arder lentamente, pero la llama aún no aparece. En este punto, se puede observar la formación de humo. Cuando la temperatura continúa aumentando, el nivel de gases de pirólisis aumenta: se produce un destello. La leña se quemará por completo.
Inflamabilidad de los materiales.
La inflamabilidad se ve directamente afectada por el porcentaje de humedad contenido en la roca seleccionada. La potencia de la fuente de calor juega un papel importante, así como la sección transversal de la madera y la velocidad del flujo de aire.
Para que la llama se encienda más rápido, es deseable usar madera liviana, que tiene una gran porosidad. La madera mojada se encenderá muy lentamente, porque se secará antes de que se forme un fuego abierto.
La quema también depende de la forma del árbol: es recomendable usar un rectángulo, ya que el círculo se encenderá por mucho más tiempo. Para acelerar el proceso, es necesario seleccionar un material con una sección transversal pequeña y bordes afilados.
Es importante asegurarse de que se suministre la cantidad necesaria de oxígeno al área calentada.
La temperatura de combustión de la leña y la inflamabilidad también están muy influenciadas por el diseño de una estufa doméstica. Puede estar hecho de diferentes materiales y esto afecta directamente a la temperatura de combustión de los materiales que se colocan en su interior. Si la estufa es enorme, la leña que contiene se quemará casi por completo, pero este proceso llevará mucho tiempo.
Se debe tener mucho cuidado al usar. El incumplimiento de las medidas de seguridad puede provocar un incendio en un baño de leña a una temperatura de combustión alta de la estufa
La estufa de panza, hecha de chapa de acero, se enfría rápidamente, mientras que el calor se distribuye por el espacio circundante, pero primero pasará de la zona de combustión a las paredes, y solo luego a la habitación.
proceso de combustión
Al observar el funcionamiento del horno, uno puede pensar por qué el aire suministrado no afecta el color de la llama resultante. El oxígeno debe tener un efecto químico y dar al hollín un color brillante, que incluso puede volverse blanco. Pero este fenómeno se puede explicar fácilmente, porque el tamaño de las partículas también afecta la temperatura. Cuanto más pequeño sea, menor será la temperatura. Por lo tanto, las pequeñas partículas calientes forman la misma temperatura que el gas que las rodea. También hay que señalar que cada tipo de madera tiene una determinada transferencia de calor. Para conocer estas cifras, puede estudiar la tabla, que muestra todos los indicadores de conductividad térmica para cada tipo de material.
Características térmicas de la madera.
Las especies de madera difieren en densidad, estructura, cantidad y composición de resinas. Todos estos factores afectan el poder calorífico de la madera, la temperatura a la que se quema y las características de la llama.
La madera de álamo es porosa, tal leña se quema brillantemente, pero el indicador de temperatura máxima alcanza solo los 500 grados. Las maderas densas (haya, fresno, carpe), al arder, emiten más de 1000 grados de calor. Los indicadores de abedul son algo más bajos, alrededor de 800 grados. El alerce y el roble se encienden más, emitiendo hasta 900 grados de calor. La leña de pino y abeto se quema a 620-630 grados.
La calidad de la leña y cómo elegir la adecuada
La leña de abedul tiene la mejor relación entre eficiencia térmica y costo: no es económicamente rentable calentar con especies más caras con altas temperaturas de combustión.
El abeto, el abeto y el pino son adecuados para hacer fuego; estas maderas blandas proporcionan un calor relativamente moderado. Pero no se recomienda usar dicha leña en una caldera de combustible sólido, en una estufa o en una chimenea: no emiten suficiente calor para calentar el hogar y cocinar de manera efectiva, y se queman con la formación de una gran cantidad de hollín.
El combustible de álamos, tilos, álamos, sauces y alisos se considera leña de baja calidad: la madera porosa emite poco calor durante la combustión. El aliso y algunos otros tipos de madera "disparan" brasas en el proceso de quema, lo que puede provocar un incendio si se usa leña para encender una chimenea abierta.
Al elegir, también debe prestar atención al grado de contenido de humedad de la madera: la leña húmeda se quema peor y deja más cenizas
Factores que afectan la temperatura de combustión
La temperatura de quema de leña en una estufa depende no solo del tipo de leña. También son factores importantes el contenido de humedad de la leña y la fuerza de tracción, que se debe al diseño de la unidad térmica.
Influencia de la humedad
En madera recién cortada, el contenido de humedad alcanza de 45 a 65%, en promedio, alrededor del 55%. La temperatura de combustión de dicha leña no aumentará a los valores máximos, ya que la energía térmica se gastará en la evaporación de la humedad.De acuerdo con esto, se reduce la transferencia de calor del combustible.
Para que se libere la cantidad requerida de calor durante la combustión de la madera, se utilizan tres formas
:
- casi el doble de leña recién cortada se usa para calefacción y cocina (esto se traduce en mayores costos de combustible y la necesidad de un mantenimiento frecuente de la chimenea y los conductos de gas, en los que se asentará una gran cantidad de hollín);
- la leña recién cortada se seca previamente (los troncos se aserran, se dividen en troncos, que se apilan debajo de un dosel; se necesitan de 1 a 1,5 años para que se sequen naturalmente hasta un 20% de humedad);
- se compra leña seca (los costos financieros se compensan con la alta transferencia de calor del combustible).
El poder calorífico de la leña de abedul de madera recién cortada es bastante alto. La ceniza recién cortada, el carpe y otros combustibles de madera dura también son adecuados para su uso.
Influencia del suministro de aire
Al limitar el suministro de oxígeno al horno, bajamos la temperatura de combustión de la madera y reducimos la transferencia de calor del combustible. La duración de la combustión de la carga de combustible se puede aumentar cerrando la compuerta de la unidad de caldera o estufa, pero el ahorro de combustible da como resultado una baja eficiencia de combustión debido a condiciones subóptimas. A la leña que se quema en una chimenea de tipo abierto, el aire entra libremente desde la estancia, y la intensidad de tiro depende principalmente de las características de la chimenea.
La fórmula simplificada para la combustión ideal de la madera es
:
C + 2H2 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q (calor)
El carbono y el hidrógeno se queman cuando se suministra oxígeno (lado izquierdo de la ecuación), lo que da como resultado calor, agua y dióxido de carbono (lado derecho de la ecuación).
Para que la leña seca se queme a la temperatura máxima, el volumen de aire que ingresa a la cámara de combustión debe alcanzar el 130% del volumen requerido para el proceso de combustión. Cuando los amortiguadores bloquean el flujo de aire, se forma una gran cantidad de monóxido de carbono, y la razón de esto es la falta de oxígeno. El monóxido de carbono (carbono no quemado) entra en la chimenea, mientras que la temperatura en la cámara de combustión desciende y la transferencia de calor de la leña disminuye.
Un enfoque económico cuando se usa una caldera de leña de combustible sólido es instalar un acumulador de calor que almacenará el exceso de calor generado durante la combustión del combustible en el modo óptimo, con buena tracción.
Con las estufas de leña no podrás ahorrar tanto combustible, ya que calientan directamente el aire. El cuerpo de un horno de ladrillo macizo es capaz de acumular una parte relativamente pequeña de la energía térmica, mientras que en las estufas de metal, el exceso de calor va directamente a la chimenea.
Si abre el soplador y aumenta el tiro en el horno, aumentará la intensidad de la combustión y la transferencia de calor del combustible, pero también aumentará la pérdida de calor. Con la combustión lenta de la leña, aumenta la cantidad de monóxido de carbono y disminuye la transferencia de calor.
¿Cuál es el proceso de combustión?
La combustión es un proceso a la par de la física y la química, que consiste en la transformación de una sustancia en un producto residual. Al mismo tiempo, se libera energía térmica en grandes cantidades. El proceso de combustión suele ir acompañado de la emisión de luz, a la que se denomina llama. Además, durante el proceso de combustión, se libera dióxido de carbono - CO 2, cuyo exceso en una habitación sin ventilación puede provocar dolores de cabeza, asfixia e incluso la muerte.
Para el curso normal del proceso, se deben cumplir una serie de condiciones obligatorias.
En primer lugar, la combustión sólo es posible en presencia de aire. Imposible en el vacío.
En segundo lugar, si el área en la que se produce la combustión no se calienta a la temperatura de ignición del material, el proceso de combustión se detendrá. Por ejemplo, la llama se apagará si se arroja inmediatamente un leño grande a un horno recién encendido, evitando que se caliente sobre leña pequeña.
En tercer lugar, si los sujetos de la combustión están húmedos y emiten vapores líquidos y la tasa de combustión sigue siendo baja, el proceso también se detendrá.
inflamabilidad
La inflamabilidad de una especie de árbol está muy influenciada por su peso volumétrico y el porcentaje de humedad contenido en la especie.
La potencia de la fuente de calor, la sección transversal de la madera, la velocidad del flujo de aire y la densidad del material juegan un papel importante en la aparición del fuego. La madera clara con alta porosidad puede causar la aparición más temprana de una llama.
En cuanto a la leña húmeda, se enciende más lentamente, ya que debe secarse antes de que aparezca un fuego abierto.
Consejos de expertos:
Para el almacenamiento de la leña se deben elegir lugares secos, alejados de la humedad. De lo contrario, se secarán durante mucho tiempo en el horno.
Además, la combustión dependerá de la forma de los leños, ya que las formas redondas del árbol no se quemarán tan bien como los leños rectangulares, que tienen una sección pequeña, nervaduras afiladas y una superficie lateral desarrollada. Las especies de madera sin cepillar de troncos de abedul tienen más probabilidades de encenderse que la madera lisa.
Una condición muy importante para la combustión de cualquier tipo de madera es un flujo normal de oxígeno. En algunos aspectos, la combustión de la madera incluso supera
Combustión completa e incompleta lo que se libera durante la combustión de la madera
No solo la madera puede arder, sino también sus productos (aglomerado, aglomerado, MDF), así como el metal. Sin embargo, la temperatura de combustión de todos los productos es diferente. Por ejemplo: la temperatura de combustión del acero es de 2000 grados, el papel de aluminio es de 350 y la madera comienza a encenderse entre 120 y 150.
Si se quema 1 kg de madera, los productos de la combustión en estado gaseoso se destacarán entre 7,5 y 8,0 metros cúbicos. En el futuro, ya no podrán arder, a excepción del monóxido de carbono.
Productos de combustión de madera:
- Nitrógeno;
- Monóxido de carbono;
- Dióxido de carbono;
- Vapor de agua;
- Dióxido de azufre.
La quema por naturaleza puede ser completa o incompleta. Pero ambos ocurren con la formación de humo. Con una combustión incompleta, algunos productos de combustión aún pueden arder en el futuro (hollín, monóxido de carbono, hidrocarburos). Pero si se produjo una combustión completa, los productos que se formaron más tarde no pueden quemarse (dióxido de azufre y dióxido de carbono, vapor de agua).
Quemando madera. Al ser un material de origen orgánico, la madera está sujeta a los efectos nocivos de las altas temperaturas: cuando entra aire, se quema, formando dióxido de carbono y vapor de agua, en ausencia de oxígeno, el árbol se derrumba convirtiéndose en carbón y liberando gases combustibles. .
La madera es un producto de la fotosíntesis y no altera el balance de CO2 cuando se quema, lo que la convierte en una atractiva fuente de energía alternativa, especialmente dado el constante aumento de los precios de los combustibles convencionales.
Una de las principales ventajas de la mayoría de las calderas de combustible sólido es que se pueden utilizar para crear un sistema completamente autónomo. Por lo tanto, estas calderas se utilizan con mayor frecuencia en áreas donde hay problemas con el suministro de gas natural o para una casa de campo. La disponibilidad y el bajo costo del combustible también actúan como una ventaja de las calderas de combustible sólido. La desventaja de la mayoría de los representantes de las calderas de esta clase también es obvia: no pueden operar en un modo completamente automático, ya que requieren una carga regular de combustible.
Como material de origen orgánico, árbol
expuesto a los efectos destructivos de las altas temperaturas: cuando entra aire, se quema, formando dióxido de carbono y vapor de agua, en ausencia de oxígeno, el árbol se derrumba, convirtiéndose en carbón y liberando gases combustibles.
La inflamabilidad de los elementos y estructuras de madera depende de la dureza de la madera, su contenido de humedad, la naturaleza del tratamiento superficial y la ubicación en la habitación. Por lo tanto, las maderas duras y las superficies lisas tienen un menor grado de retardo de llama; la presencia de un "efecto chimenea" (empuje) y una estructura de madera contribuye al rápido desarrollo de un incendio
A una temperatura de 275° al aire libre comienza la quema de leña, es decir, su combinación con el oxígeno atmosférico, acompañada de una llama luminosa. Al mismo tiempo, en piezas gruesas, la madera no se calienta debido a la baja conductividad térmica; la combustión que ha comenzado se convierte en latente y se detiene por completo. Por tanto, prácticamente el punto de ignición de la madera se puede considerar (para el pino) 300-330°.
pirólisis de madera
. Cuando la madera se expone a temperaturas superiores a los 100° sin acceso de aire, comienzan a ocurrir en ella cambios químicos, caracterizados por la liberación de productos gaseosos y vaporosos de la descomposición de la madera. Este proceso se llama pirólisis de la madera. reparacion de muebles tapizados
Cuando la temperatura sube a 170 °, se libera agua de la madera, a una temperatura de 170 a 270 ° comienza la descomposición de la madera, y a 270-280 ° hay una carbonización energética de la madera con una rápida liberación de calor. De 280 a 380° se da el principal período de destilación seca con liberación de la mayor cantidad de ácido acético, alcohol metílico y resina ligera. La destilación prácticamente termina a una temperatura de 430 ° con la formación de carbón negro (aproximadamente en la cantidad de 19% de ).
Combustión completa e incompleta lo que se libera durante la combustión de la madera
No solo la madera puede arder, sino también sus productos (aglomerado, aglomerado, MDF), así como el metal. Sin embargo, la temperatura de combustión de todos los productos es diferente. Por ejemplo: la temperatura de combustión del acero es de 2000 grados, el papel de aluminio es de 350 y la madera comienza a encenderse entre 120 y 150.
Si se quema 1 kg de madera, los productos de la combustión en estado gaseoso se destacarán entre 7,5 y 8,0 metros cúbicos. En el futuro, ya no podrán arder, a excepción del monóxido de carbono.
Productos de combustión de madera:
- Nitrógeno;
- Monóxido de carbono;
- Dióxido de carbono;
- Vapor de agua;
- Dióxido de azufre.
La quema por naturaleza puede ser completa o incompleta. Pero ambos ocurren con la formación de humo. Con una combustión incompleta, algunos productos de combustión aún pueden arder en el futuro (hollín, monóxido de carbono, hidrocarburos). Pero si se produjo una combustión completa, los productos que se formaron más tarde no pueden quemarse (dióxido de azufre y dióxido de carbono, vapor de agua).
Cuando se calienta a 130-150 °, la madera comienza a autocalentarse. Si crea las condiciones necesarias para la acumulación de calor, la madera se enciende espontáneamente.
A temperaturas de locales industriales, la madera no presenta riesgo de combustión espontánea. Este peligro aparece solo cuando se calienta a una temperatura superior a 130 °. Combustión espontánea de la madera.
en estructuras de madera abiertas o pilas no ocurre debido a la falta de condiciones apropiadas para la acumulación de calor. Por lo general, la combustión espontánea de la madera se produce en estructuras de madera ocultas o en residuos de madera acumulados que se han calentado durante mucho tiempo.
Calentar madera hasta 110 ° es seguro y bastante aceptable en el proceso de secado o procesamiento. A esta temperatura se produce el secado de la madera y la liberación parcial de sustancias volátiles. La descomposición de la madera no ocurre y su composición química permanece sin cambios. A una temperatura de 150°, se observa la descomposición de compuestos de madera inestables. Su color se vuelve amarillo. A una temperatura de 230°, su descomposición se intensifica y comienzan a producirse procesos con liberación de productos gaseosos. Además, un gran porcentaje está ocupado por H 2 O y CO 2. La madera se vuelve marrón con la superficie carbonizada. Como resultado de este proceso, la composición química de la madera cambia, es decir, aumenta el porcentaje de carbono y disminuye el hidrógeno y el oxígeno. El peso volumétrico de la madera disminuye, pero su volumen permanece constante. La porosidad de la madera aumenta, por lo tanto, también aumenta su superficie de contacto con el aire. A una temperatura de 230-270 ° en la madera, se forma carbón pirofórico, que puede absorber (adsorber) oxígeno vigorosamente.Este último, al oxidar el carbón, eleva tanto la temperatura que el carbón se enciende y la madera comienza a arder. La combustión espontánea de la madera puede ocurrir a temperaturas más bajas por otra razón.
El proceso de descomposición de la madera es exotérmico y bajo ciertas condiciones puede provocar su combustión espontánea. Pero para ello es necesario que la cantidad de calor liberado debido a la reacción de descomposición de la madera supere la transferencia de calor al medio ambiente. Tales condiciones se pueden crear cuando los residuos de madera en la secadora se acumulan en el calentador o se coloca la viga en albañilería paredes junto a una fuente de calor. Otro proceso tiene lugar en el aserrín u otros desechos de madera apilados en una pila. En la práctica, ha habido casos de calentamiento de aserrín y su combustión espontánea. Algunos autores (prof. B. G. Tideman e ingeniero P. G. Demidov) creen que los procesos biológicos son la causa principal de la combustión espontánea del aserrín. En el aserrín húmedo nacen microorganismos que se multiplican rápidamente cuando se concentra el calor. Los microorganismos descomponen la fibra. Se produce la fermentación de los productos resultantes. Todo este proceso va acompañado de la liberación de calor, que calienta el aserrín a 60-70 °. En este caso, se forma carbón que puede absorber vapores y gases. La absorción de vapores y gases por parte del carbón provoca un proceso oxidativo que conduce a un mayor calentamiento de la masa. Debido al calor de adsorción, la temperatura sube y alcanza los 100-130°. Luego se forma carbón poroso, que también absorbe vapores y gases y eleva la temperatura del aserrín. Al llegar a una temperatura de 200° comienza a descomponerse la fibra, que forma parte del aserrín. Al descomponerse, la fibra forma carbón, que puede oxidarse intensamente. Debido a la oxidación del carbón, la temperatura sube a 250-300 ° y el aserrín se enciende espontáneamente.
Salida de calor de la mesa de leña de las principales especies
Teniendo en cuenta los diferentes tipos de madera, al final, puede notar algunas diferencias: algunos de ellos se queman de manera muy brillante y perfecta, mientras que hay un calor fuerte, mientras que otros apenas arden, dejando casi nada de calor. El punto aquí no está en absoluto en su sequedad o humedad, sino en su estructura y composición, así como en la estructura del árbol.
El roble, la haya, el abedul, el alerce o el carpe tienen la mayor producción de calor, pero estas especies son las menos rentables y caras. Por lo tanto, se usan muy raramente, y luego en forma de astillas o aserrín. La transferencia de calor más baja está en el álamo, el aliso y el álamo temblón. Hay una tabla que enumera las principales razas y su producción de calor.
Tabla de algunas rocas básicas y su producción de calor:
- Fresno, haya - 87%;
- carpe - 85%;
- Roble - 75, 70%;
- Alerce - 72%;
- abedul - 68%;
- Abeto - 63%;
- tilo - 55%;
- Pino - 52%;
- álamo temblón - 51%;
- Álamo - 39%.
Las coníferas tienen una temperatura de combustión baja, por lo que se utilizan mejor para encender un fuego abierto (hoguera). Sin embargo, la madera de pino se incendia muy rápidamente y puede arder sin llama durante mucho tiempo, ya que contiene una gran cantidad de resinas, por lo que esta raza es capaz de retener el calor durante mucho tiempo. Pero aún así, es mejor no usar madera blanda para la calefacción, ya que durante su combustión se forman muchos gases de combustión, que se depositan en forma de hollín en la chimenea y deben limpiarse, ya que se obstruye rápidamente.