Smoła w kominie kotła

Czynniki wpływające na temperaturę spalania

Temperatura spalania drewna w piecu zależy nie tylko od rodzaju drewna. Istotnymi czynnikami są również wilgotność drewna opałowego oraz siła uciągu, która wynika z konstrukcji zespołu cieplnego.

Wpływ wilgotności

W świeżo ściętym drewnie wilgotność wynosi średnio od 45 do 65% - około 55%. Temperatura spalania takiego drewna opałowego nie wzrośnie do wartości maksymalnych, ponieważ energia cieplna zostanie wykorzystana na odparowanie wilgoci. Zgodnie z tym zmniejsza się przenoszenie ciepła przez paliwo.

W celu uwolnienia wymaganej ilości ciepła podczas spalania drewna stosuje się trzy sposoby
:

• prawie dwa razy więcej świeżo ściętego drewna opałowego zużywa się do ogrzewania pomieszczeń i gotowania (przekłada się to na wyższe koszty paliwa oraz konieczność częstej konserwacji komina i przewodów gazowych, w których osadza się duża ilość sadzy);
• świeżo ścięte drewno opałowe jest wstępnie suszone (kłody są piłowane, dzielone na kłody, które są układane pod baldachimem - naturalne suszenie do 20% wilgotności trwa 1-1,5 roku);
• kupowane jest suche drewno opałowe (koszty finansowe rekompensuje wysoki transfer ciepła paliwa).

Wartość opałowa brzozowego drewna opałowego ze świeżo ściętego drewna jest dość wysoka. Świeżo ścięty popiół, grab i inne paliwa drzewne również nadają się do użycia.

Wpływ dopływu powietrza

Ograniczając dopływ tlenu do paleniska obniżamy temperaturę spalania drewna i ograniczamy przenoszenie ciepła przez paliwo. Czas trwania spalania wsadu paliwowego można wydłużyć poprzez zamknięcie przepustnicy kotła lub pieca, ale oszczędność paliwa skutkuje niską wydajnością spalania ze względu na nieoptymalne warunki. Do spalania drewna w kominku typu otwartego powietrze napływa swobodnie z pomieszczenia, a intensywność ciągu zależy głównie od właściwości komina.

Uproszczony wzór na idealne spalanie drewna to
:

C + 2H2 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q (ciepło)

Węgiel i wodór są spalane, gdy dostarczany jest tlen (lewa strona równania), w wyniku czego powstaje ciepło, woda i dwutlenek węgla (prawa strona równania).

Aby suche drewno mogło spalać się w maksymalnej temperaturze, ilość powietrza, które dostaje się do komory spalania, musi osiągnąć 130% objętości potrzebnej do procesu spalania. Gdy przepływ powietrza jest blokowany przez przepustnice, powstaje duża ilość tlenku węgla, a przyczyną tego jest brak tlenu. Tlenek węgla (niespalony węgiel) trafia do komina, podczas gdy temperatura w komorze spalania spada, a przewodzenie ciepła drewna opałowego maleje.

Ekonomicznym podejściem przy stosowaniu kotła opalanego drewnem na paliwo stałe jest zainstalowanie akumulatora ciepła, który będzie magazynował nadmiar ciepła wytworzonego podczas spalania paliwa w optymalnym trybie, z dobrą przyczepnością.

W przypadku pieców opalanych drewnem nie będziesz w stanie oszczędzać w ten sposób paliwa, ponieważ bezpośrednio ogrzewają one powietrze. Korpus masywnego pieca ceglanego jest w stanie akumulować stosunkowo niewielką część energii cieplnej, podczas gdy w przypadku pieców metalowych nadmiar ciepła trafia bezpośrednio do komina.

Jeśli otworzysz dmuchawę i zwiększysz ciąg w palenisku, zwiększy się intensywność spalania i przenoszenie ciepła przez paliwo, ale również wzrosną straty ciepła. Przy powolnym spalaniu drewna opałowego wzrasta ilość tlenku węgla i zmniejsza się wymiana ciepła.

Łaźnię rosyjską budujemy według rozumu

Odsłon: 3 082 Z reguły głównym źródłem ciepła odbieranego na potrzeby szybowania w wannie jest spalane drewno opałowe.

Ale najpierw pokrótce poruszymy kwestię struktury drewna jako paliwa.

Drewno to połączenie związków węglowodorowych (polimerów polisacharydowych) celulozy, hemicelulozy i ligniny.

Jest zdolny do palenia się i tworzenia z powietrzem mieszanin wybuchowych. Tlenek węgla podczas spalania wytwarza niebieski płomień. Tlenek węgla jest wysoce toksyczny. Wdychanie powietrza o stężeniu tlenku węgla 0,4% jest śmiertelne dla ludzi.

Informacje

Standardowe maski gazowe nie chronią przed tlenkiem węgla, dlatego w przypadku pożaru stosuje się specjalne filtry lub urządzenia izolujące tlen.

Dwutlenek siarki

Dwutlenek siarki (SO 2 ) jest produktem spalania siarki i związków siarki. Bezbarwny gaz o charakterystycznym ostrym zapachu. Gęstość względna dwutlenku siarki = 2,25. Gęstość tego gazu przy T = 0° C i p = 760 mm Hg wynosi 2,9 kg/m 3 , czyli jest znacznie cięższy od powietrza.

Rozważmy krótko właściwości głównych produktów spalania.

Dwutlenek węgla

Dwutlenek węgla lub dwutlenek węgla (CO2) jest produktem całkowitego spalania węgla. Nie ma zapachu i koloru. Jego gęstość w stosunku do powietrza = 1,52. Gęstość dwutlenku węgla w temperaturze T \u003d 0 0 C i przy normalnym ciśnieniu p \u003d 760 milimetrów rtęci (mm Hg) wynosi 1,96 kg / m 3 (gęstość powietrza w tych samych warunkach wynosi ρ \u003d 1,29 kg / m 3).

Ważny

Dwutlenek węgla jest dobrze rozpuszczalny w wodzie (przy T = 15 0 C litr gazu rozpuszcza się w jednym litrze wody). Dwutlenek węgla nie wspomaga spalania substancji, z wyjątkiem metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych

Na przykład spalanie magnezu zachodzi w atmosferze dwutlenku węgla zgodnie z równaniem:

CO 2 +2 Mg \u003d C + 2 MgO.

Toksyczność dwutlenku węgla jest znikoma.

Wyświetlenia: 3 317

Z reguły głównym źródłem ciepła odbieranego na potrzeby szybowania w wannie jest spalanie drewna opałowego.

Zrozumienie, na czym polega proces spalania drewna oraz możliwość kontrolowania ilości wydobywanego podczas tego ciepła oraz jak najefektywniejsze jego wykorzystanie, pozwala świadomie dokonać wyboru na korzyść takiego lub innego modelu pieca do sauny.

Rozważmy więc chemiczne i fizyczne podstawy procesu spalania paliwa drzewnego, który zachodzi w palenisku każdego pieca do sauny.

Ale najpierw pokrótce poruszymy kwestię struktury drewna jako paliwa.

Drewno to połączenie związków węglowodorowych (polimerów polisacharydowych) celulozy, hemicelulozy i ligniny.

Nagrzewają się tylko dzięki ciepłu spalania węgla C i wodoru H uwalnianego z rozgrzanego drewna lub inaczej mówiąc, gazy te odgrywają negatywną rolę w spalaniu. Schładzają strefę spalania, zapobiegają kompletności reakcji utleniania palnych składników drewna do momentu ich przekształcenia w produkty końcowe CO2 i H2O, zmniejszają nagrzewanie się paleniska i ostatecznie określają zawartość ciepła produktów spalania w piecu. paliwo.

Narysujmy więc linię.

Rozważyliśmy fizyczne i chemiczne podstawy procesu spalania paliwa węglowodorowego, jakim jest drewno.

Stwierdzono, że głównym celem spalania drewna w piecu jest kompletność jego spalania oraz maksymalne wykorzystanie uwolnionej energii cieplnej i promieniowania.

Na tym etapie drzewo aktywnie pochłania ciepło z zewnątrz. Nie ma procesu spalania.

W temperaturze 150-275ºС proces rozkładu pierwotnej struktury drewna na prostsze składniki stałe, płynne i gazowe (tlenek węgla CO, dwutlenek węgla CO2, metan CH4, alkohol drzewny (metanol) CH3OH, kwas octowy CH3COOH, kreozot-a mieszanina fenoli i węglowodorów aromatycznych). Drewno nadal aktywnie pochłania ciepło. Nie ma spalania.

W temperaturach 275-450ºС proces aktywnego rozkładu i upraszczania struktury drewna rozpoczyna się szybkim wydzielaniem ciepła, paliw gazowych i samonagrzewaniem się drewna. Rozpoczyna się rozpad celulozy i ligniny.

W idealnej sytuacji do atmosfery przez komin powinien być emitowany tylko azot N2, jako główny składnik powietrza dostarczanego do paleniska wraz z tlenem, ale nie biorący udziału w spalaniu, dwutlenek węgla CO2 i para wodna H2O.

Jak wspomniano wcześniej, produktami reakcji całkowitego spalania drewna opałowego są dwutlenek węgla CO2 ze spalania węgla oraz para wodna H2O ze spalania wodoru.

Jako gazy balastowe, jako gazy balastowe działają para wodna paliwa H2O uwalniana przez drewno podczas ogrzewania, azot N2, a także nadmiar powietrza.

Produkty reakcji spalania i gazy balastowe nie biorą udziału w spalaniu.

Uwalnianie substancji niepełnego spalania drewna

Bezpieczeństwo

• Przed rozpoczęciem eksperymentu załóż rękawice i okulary ochronne.
• Wykonaj eksperyment na tacy.
• Podczas eksperymentu trzymaj w pobliżu pojemnik z wodą.
• Przed zapaleniem latarki zdjąć rękawiczki.

Ogólne zasady bezpieczeństwa

• Unikaj dostania się chemikaliów do oczu lub ust.
• Nie wpuszczaj na miejsce eksperymentu osób bez okularów, a także małych dzieci i zwierząt.
• Przechowuj zestaw eksperymentalny w miejscu niedostępnym dla dzieci poniżej 12 roku życia.
• Po użyciu umyć lub wyczyścić cały sprzęt i akcesoria.
• Upewnij się, że wszystkie pojemniki na odczynniki są szczelnie zamknięte i odpowiednio przechowywane po użyciu.
• Upewnij się, że wszystkie jednorazowe pojemniki zostały odpowiednio zutylizowane.
• Należy używać wyłącznie sprzętu i odczynników dostarczonych w zestawie lub zalecanych w aktualnej instrukcji.
• Jeśli użyłeś pojemnika na żywność lub przyborów eksperymentalnych, natychmiast je wyrzuć. Nie nadają się już do przechowywania żywności.

Informacje o pierwszej pomocy

• W przypadku kontaktu odczynników z oczami, należy je dokładnie przepłukać wodą, w razie potrzeby trzymać oczy otwarte. Zasięgnij natychmiastowej pomocy medycznej.
• W przypadku połknięcia wypłukać usta wodą, wypić trochę czystej wody. Nie wywoływać wymiotów. Zasięgnij natychmiastowej pomocy medycznej.
• W przypadku wdychania odczynników wyprowadzić poszkodowanego na świeże powietrze.
• W przypadku kontaktu ze skórą lub oparzeń, spłukać dotknięty obszar dużą ilością wody przez 10 minut lub dłużej.
• W razie wątpliwości natychmiast skonsultuj się z lekarzem. Weź ze sobą odczynnik chemiczny i pojemnik.
• W przypadku kontuzji zawsze skonsultuj się z lekarzem.

Specjalne tryby spalania

Tlący

Tlenie to szczególny rodzaj powolnego spalania, które jest podtrzymywane przez ciepło uwalniane w reakcji tlenu i gorącej skondensowanej materii bezpośrednio na powierzchni substancji i gromadzone w fazie skondensowanej. Typowym przykładem tlącego się jest zapalony papieros. Podczas tlenia strefa reakcji powoli rozprzestrzenia się w materiale. Płomień fazy gazowej nie powstaje z powodu niewystarczającej temperatury produktów gazowych lub gaśnie z powodu dużych strat ciepła z fazy gazowej. Tlenie jest powszechnie widoczne w materiałach porowatych lub włóknistych. Tlenie się może stanowić duże zagrożenie podczas pożaru, ponieważ niepełne spalanie uwalnia substancje toksyczne dla ludzi.

Spalanie w stanie stałym

Kuchenka gazowa na podczerwień z porowatymi matrycami jako elementami grzejnymi

W mieszaninach proszków nieorganicznych i organicznych mogą zachodzić autofalowe procesy egzotermiczne, którym nie towarzyszy zauważalne wydzielanie gazu i tworzą jedynie produkty skondensowane. Na etapach pośrednich mogą powstawać fazy gazowa i ciekła, które jednak nie opuszczają układu spalania. Znane są przykłady proszków reagujących, w których nie udowodniono powstawania takich faz (tantal-węgiel). Takie tryby nazywają się spalanie w fazie stałejterminy są również używane spalanie bezgazowe oraz spalanie w stałym płomieniu. Procesy te znalazły praktyczne zastosowanie w technologiach samorozprzestrzeniającej się syntezy wysokotemperaturowej (SHS) opracowanych pod kierunkiem A.G. Merzhanova.

Spalanie w środowisku porowatym

Jeżeli początkowa palna mieszanina przechodzi przez porowaty ośrodek, na przykład osnowę ceramiczną, to podczas jej spalania część ciepła jest zużywana na nagrzanie osnowy. Z kolei gorąca matryca podgrzewa początkową mieszankę. W ten sposób odzyskuje się część ciepła produktów spalania, co pozwala na stosowanie mieszanek ubogich (o niskim współczynniku nadmiaru paliwa), które nie spalają się bez recyrkulacji ciepła.Technologie spalania porowatego (w literaturze krajowej określane również jako spalanie filtracyjne) mogą ograniczać emisję szkodliwych substancji i są stosowane w gazowych piecach na podczerwień, grzejnikach i wielu innych urządzeniach.

Bezpłomieniowe spalanie

W przeciwieństwie do konwencjonalnego spalania, gdy obserwuje się strefę świecącego płomienia, możliwe jest stworzenie warunków do spalania bezpłomieniowego. Przykładem jest katalityczne utlenianie substancji organicznych na powierzchni odpowiedniego katalizatora, na przykład utlenianie etanolu na czerni platynowej. Jednak określenie „spalanie bezpłomieniowe” nie ogranicza się do przypadku powierzchniowego utleniania katalitycznego, ale odnosi się do sytuacji, w których płomień nie jest widoczny gołym okiem. Dlatego tryby spalania w palnikach radiacyjnych lub niektóre tryby egzotermicznego rozkładu proszków balistycznych pod niskim ciśnieniem są również nazywane bezpłomieniowymi. Jednym z obiecujących kierunków w tworzeniu niskoemisyjnych komór spalania dla elektrowni jest bezpłomieniowe utlenianie, czyli specjalny sposób organizowania niskotemperaturowego spalania.

Literatura

• Gaydon A. Spektroskopia i teoria spalania. — M.: Wydawnictwo literatury obcej, 1950. - 308 s.
• Khitrin L. N. Fizyka spalania i wybuchu. — M.: Wydawnictwo Uniwersytetu Moskiewskiego, 1957. - 452 s.
• Shchelkin K.I., Troshin Ya.K. Dynamika spalania gazów. — M.: Wydawnictwo Akademii Nauk ZSRR, 1963. - 254 s.
• Lewis B., Łaba G. Spalanie, płomień i wybuchy w gazach. 2. wyd. Za. z angielskiego. wyd. K. I. Shchelkin i A. A. Borisov. — M.: Mir, 1968. - 592 s.
• Pokhil P.F., Maltsev V.M., Zaitsev V.M. Metody badania procesów spalania i detonacji. — M.: Nauka, 1969. - 301 s.
• Novozhilov B.V. Niestabilne spalanie paliw rakietowych na paliwo stałe. — M.: Nauka, 1973. - 176 s.
• Lawton J., Weinberg F. Elektryczne aspekty spalania. — M.: Energia, 1976. - 296 s.
• Zeldovich Ya. B., Barenblatt G. I., Librovich V. B., Makhviladze G. M. Matematyczna teoria spalania i wybuchu. — M.: Nauka, 1980. - 479 s.
• (Język angielski)
• (Język angielski)
• (Język angielski)
• (Język angielski)
• (Język angielski)
• (Język angielski)

niejednorodne spalanie

Procesy heterogeniczne, w przeciwieństwie do jednorodnych, w chemii i fizyce nazywane są procesami zachodzącymi w układach heterogenicznych, czyli układach zawierających więcej niż jedną fazę (na przykład gazową i ciekłą), a także procesy zachodzące na granicy faz. W badaniach spalania termin niejednorodne spalanie stosowany w systemach, w których paliwo i utleniacz znajdują się początkowo w różnych fazach, nawet jeśli w procesie paliwo jest odparowywane, a same reakcje chemiczne zachodzą w fazie gazowej. Typowym przykładem jest spalanie węgla w powietrzu, w którym węgiel może reagować z tlenem na powierzchni cząstek węgla, tworząc tlenek węgla. Następnie tlenek węgla może wypalić się w fazie gazowej i utworzyć dwutlenek węgla, aw niektórych trybach paliwo może odparować z powierzchni cząstek i utleniać się jako gazowy węgiel w fazie gazowej. Pomimo różnic w mechanizmach, wszystkie te reżimy są formalnie związane z niejednorodnym spalaniem.

Spalanie heterogeniczne jest niezwykle ważne w praktycznych zastosowaniach spalania. Większość paliw jest wygodniejsza do przechowywania i transportu w postaci płynnej (w tym skroplonego gazu ziemnego)

Procesy pracy w piecach, silnikach spalinowych, silnikach Diesla, silnikach odrzutowych, silnikach rakietowych na ciecz są spalaniem niejednorodnym, a optymalizacja procesu parowania i mieszania paliwa i utleniacza w celu ich doprowadzenia do komory spalania jest ważnym elementem optymalizacja całego procesu spalania w układach pracowniczych.

Prawie wszystkie pożary są również spalaniem niejednorodnym, ale wybuchy gazów w gospodarstwach domowych są spalaniem jednorodnym, ponieważ zarówno paliwo, jak i utleniacz są początkowo gazami.

Aby poprawić charakterystykę energetyczną paliw stałych, można do nich dodawać metale. Takie paliwa można stosować na przykład do szybkich torped okrętów podwodnych, ponieważ czyste aluminium dobrze pali się w wodzie. Spalanie aluminium i innych metali odbywa się według niejednorodnego mechanizmu.

Jaki jest proces spalania

Spalanie to proces z przełomu fizyki i chemii, polegający na przekształceniu substancji w produkt resztkowy. Jednocześnie energia cieplna jest uwalniana w dużych ilościach. Procesowi spalania zwykle towarzyszy emisja światła, które nazywamy płomieniem. Również podczas procesu spalania uwalniany jest dwutlenek węgla - CO 2 , którego nadmiar w niewentylowanym pomieszczeniu może prowadzić do bólów głowy, uduszenia, a nawet śmierci.

Dla normalnego przebiegu procesu musi być spełniony szereg obowiązkowych warunków.

Po pierwsze spalanie jest możliwe tylko w obecności powietrza. Niemożliwe w próżni.

Po drugie, jeśli obszar, w którym następuje spalanie, nie zostanie podgrzany do temperatury zapłonu materiału, to proces spalania zostanie zatrzymany. Na przykład płomień zgaśnie, jeśli duża kłoda zostanie natychmiast wrzucona do świeżo wypalonego piekarnika, co uniemożliwi rozgrzanie go na małym drewnie.

Po trzecie, jeśli obiekty spalania są wilgotne i wydzielają opary cieczy, a szybkość spalania jest nadal niska, proces również się zatrzyma.

Uwagi

1. W. Zverev, N. N. Smirnov. Dynamika spalania gazów. — M.: Moskiewskie wydawnictwo. un-ta., 1987. - S. 165. - 307 s.
2. Spalanie jest czasami definiowane jako reakcja pomiędzy utleniaczem a paliwem. Jednak procesy spalania obejmują na przykład zarówno spalanie paliw jednocząsteczkowych, jak i rozkład ozonu, kiedy energia chemiczna jest magazynowana w wiązaniach chemicznych w jednej substancji.
3. ↑ Spalanie //: / Ch. wyd. AM Prochorow. - 3. ed. — M. : encyklopedia radziecka, 1969-1978.
4. . Encyklopedia chemiczna. Źródło 16 września 2013 .
5. (Angielski) 1. USA Administracja Informacji Energetycznej (OOŚ). Pobrano 4 lutego 2014.
6. Mallard E., Le Chatelier H.L. Model termiczny do rozprzestrzeniania się płomieni // Annals of Mines. - 1883. - t. 4. - str. 379.
7. , Z. osiem.
8. Michelson V.A. O normalnej szybkości zapłonu mieszanin gazów wybuchowych. - Sobr. op. M.: Nowy agronom, 1930, t. 1
9. Burke S.P., Schumann T.E.W. Płomienie dyfuzyjne // Chemia przemysłowa i inżynierska. - 1928. - t. 20, nr 10. - str. 998-1004.
10. , Z. 9.
11. Frank-Kamenetsky D.A. Rozkład temperatury w naczyniu reakcyjnym i stacjonarna teoria wybuchu termicznego // Journal of Physical Chemistry. - 1939. - T. 13, nr 6. - S. 738-755.
12. Zeldovich Ya. B., Frank-Kamenetsky D. A. Teoria propagacji płomienia termicznego // Journal of Physical Chemistry. - 1938. - V. 12, nr 1. - S. 100-105.
13. Belyaev A. F. O spalaniu materiałów wybuchowych // Journal of Physical Chemistry. - 1938. - T. 12, nr 1. - S. 93-99.
14. Zeldovich Ya B. O teorii spalania prochu strzelniczego i materiałów wybuchowych // Journal of Experimental and Theoretical Physics. - 1942. - T. 12, nr 1. - S. 498-524.
15. Zeldovich Ya B. O teorii propagacji detonacji w układach gazowych // Journal of Experimental and Theoretical Physics. - 1940. - T. 10, nr. 5. - S. 542-568.
16. von Neumann J. Teoria fal detonacyjnych. Raport o postępach do Komitetu Badań nad Obronnością Narodową Dyw. B, OSRD-549 (1 kwietnia 1942 r. PB 31090) // Teoria fal detonacyjnych. - John von Neumann: Dzieła zebrane, 1903-1957. - Oxford: Pergamon Press, 1963. - Cz. 6. - str. 178-218. - ISBN 978-0-08-009566-0.
17. , Z. 26.
18. , Z. 659.
19. , Z. 9.
20. , Z. 206.
21. , Z. 686.
22. , Z. osiem.
23. , s. 10.
24. , Z. 578.
25. , Z. 49.
26. , Z. 60.
27. , Z. 183.
28. , Z. 9.
29. , Z. 12.
30. . prof. Dane termodynamiczne Burcata. Źródło 13 sierpnia 2013 .
31. . eLearning@CERFACS. Źródło 13 sierpnia 2013 .
32. . Źródło 13 sierpnia 2013 .
33. , Z. 25.
34. , Z. 95.
35. , Z. 57.
36. , Z. 66.
37. , Z. 187.
38. , Z. 193.
39. , Z. 200.
40. .
41. , Z. jeden.
42. , Z. 132.
43. , Z. 138.
44. .
45. . Wieści. Źródło 19 sierpnia 2013 .
46. , Z. 10.
47. Pokhil P.F. Rozprawa doktorska. Instytut Fizyki Chemicznej Akademii Nauk ZSRR. 1953
48. , Z. 177.
49. , Z. 24.
50. ↑
51. Leipunsky O.I. Rozprawa doktorska. Instytut Fizyki Chemicznej Akademii Nauk ZSRR. 1945
52. Leipunsky O.I. Na pytanie o fizyczne podstawy balistyki wewnętrznej pocisków rakietowych // Teoria spalania prochu i materiałów wybuchowych / Wyd. redaktorzy: O. I. Leipunsky, Yu. V. Frolov. — M. : Nauka, 1982. - S. 226-277.
53. , Z. 26.
54. Zeldovich Ya B. O teorii spalania prochu strzelniczego i materiałów wybuchowych // Journal of Experimental and Theoretical Physics. - 1942. - T. 12, nr 1. - S. 498-524.
55. , Z. 40.
56. Ohlemiller T.J. (Język angielski). Podręcznik inżynierii ochrony przeciwpożarowej SFPE, wydanie 3. NIST (2002). Źródło 15 sierpnia 2013 .
57. Merzhanov A.G., Mukasyan A.S. Spalanie stałym płomieniem. — M.: Torus Naciśnij. — 336 s. - 300 egzemplarzy. - ISBN 978-5-94588-053-5.
58. Instytut Makrokinetyki Strukturalnej i Problemów Inżynierii Materiałowej RAS. . Źródło 20 sierpnia 2013 .
59. . Wielka encyklopedia ropy i gazu. Źródło 31 sierpnia 2013 .
60. , Z. 23.

Klasyfikacja rodzajów spalania

W zależności od prędkości ruchu mieszanki spalanie dzieli się na Powolne spalanie (lub deflagracja) i spalanie detonacyjne (detonacja).Fala spalania deflagracji rozchodzi się z prędkością poddźwiękową, a początkowa mieszanina jest ogrzewana głównie przez przewodnictwo cieplne. Fala detonacyjna porusza się z prędkością ponaddźwiękową, podczas gdy reakcja chemiczna jest wspierana przez ogrzewanie substratów przez falę uderzeniową, co z kolei wspomaga równomierne propagację fali uderzeniowej. Powolne spalanie dzieli się na laminarne i turbulentne w zależności od charakteru przepływu mieszanki. W spalaniu detonacyjnym przepływ produktów jest zawsze turbulentny. W pewnych warunkach powolne spalanie może przerodzić się w detonację (ang. DDT, przejście z deflagracji w detonację).

Jeśli początkowymi składnikami mieszaniny są gazy, spalanie nazywa się fazą gazową (lub jednorodną). W spalaniu w fazie gazowej środek utleniający (zwykle tlen) oddziałuje z paliwem (na przykład wodór lub gaz ziemny). Jeżeli utleniacz i paliwo są wstępnie mieszane na poziomie molekularnym, wtedy ten tryb nazywa się spalaniem z mieszaniem wstępnym. Jeżeli utleniacz i paliwo są oddzielone od siebie w początkowej mieszaninie i wchodzą do strefy spalania poprzez dyfuzję, wówczas spalanie nazywa się dyfuzją.

Jeśli utleniacz i paliwo znajdują się początkowo w różnych fazach, spalanie nazywa się niejednorodnym. Z reguły w tym przypadku reakcja utleniania przebiega również w fazie gazowej w trybie dyfuzyjnym, a ciepło uwolnione w reakcji jest częściowo zużywane na rozkład termiczny i odparowanie paliwa. Na przykład węgiel lub polimery w powietrzu spalają się zgodnie z tym mechanizmem. W niektórych mieszaninach mogą zachodzić reakcje egzotermiczne w fazie skondensowanej, tworząc produkty stałe bez znaczącego odgazowania. Ten mechanizm nazywa się spalaniem w fazie stałej.

Istnieją również takie specjalne rodzaje spalania jak spalanie tlące, bezpłomieniowe oraz spalanie zimnym płomieniem.

Spalanie lub spalanie jądrowe nazywa się reakcjami termojądrowymi w gwiazdach, w których jądra pierwiastków chemicznych powstają w procesach gwiezdnej nukleosyntezy.

Charakterystyka cieplna drewna

Gatunki drewna różnią się gęstością, strukturą, ilością i składem żywic. Wszystkie te czynniki wpływają na wartość opałową drewna, temperaturę spalania oraz charakterystykę płomienia.

Drewno topoli jest porowate, takie drewno opałowe pali się jasno, ale maksymalny wskaźnik temperatury osiąga tylko 500 stopni. Gęste lasy (buk, jesion, grab), płonące, wydzielają ponad 1000 stopni ciepła. Wskaźniki brzozowe są nieco niższe - około 800 stopni. Modrzew i dąb rozpalają się goręcej, wydzielając do 900 stopni ciepła. Drewno sosnowe i świerkowe pali się w temperaturze 620-630 stopni.

Jakość drewna opałowego i jak wybrać właściwe

Drewno opałowe brzozowe ma najlepszy stosunek wydajności cieplnej do kosztów - ogrzewanie droższymi gatunkami o wysokich temperaturach spalania nie jest ekonomicznie opłacalne.

Świerk, jodła i sosna nadają się do rozpalania ognisk - te iglaste drewno zapewniają stosunkowo umiarkowane ciepło. Nie zaleca się jednak używania takiego drewna opałowego w kotle na paliwo stałe, w piecu lub kominku - nie emitują one wystarczającej ilości ciepła, aby skutecznie ogrzać dom i gotować jedzenie, a wypalają się z utworzeniem dużej ilości sadzy.

Paliwo z osiki, lipy, topoli, wierzby i olchy uważane jest za drewno opałowe niskiej jakości - drewno porowate wydziela mało ciepła podczas spalania. Olcha i niektóre inne rodzaje drewna „wystrzeliwują” żar w procesie spalania, co może doprowadzić do pożaru, jeśli do rozpalenia otwartego kominka użyje się drewna opałowego.

Przy wyborze należy również zwrócić uwagę na stopień zawilgocenia drewna - wilgotne drewno opałowe gorzej się pali i pozostawia więcej popiołu

Co decyduje o sprawności spalania

Sprawność spalania jest wskaźnikiem określanym przez energię cieplną, która nie „odlatuje do komina”, ale jest przekazywana do pieca ogrzewając go. Na tę liczbę wpływa kilka czynników.

Przede wszystkim jest to integralność projektu pieca. Pęknięcia, pęknięcia, nadmiar popiołu, brudny komin i inne problemy powodują, że spalanie jest nieefektywne.

Drugim ważnym czynnikiem jest gęstość drzewa. Największą gęstość mają dąb, jesion, gruszka, modrzew i brzoza. Najmniejszy - świerk, osika, sosna, lipa. Im wyższa gęstość, tym dłużej kawałek drewna będzie się palił, a co za tym idzie, tym dłużej będzie oddawał ciepło.

Duże kawałki drewna nie zapalą się od razu. Konieczne jest rozpalenie ognia, zaczynając od małych gałęzi. Dadzą węgle, które zapewnią niezbędną temperaturę do zapalenia drewna ładowanego do pieca w większych porcjach.

Produkty do rozpalania, zwłaszcza w grillu, nie są zalecane, ponieważ podczas spalania wydzielają substancje szkodliwe dla człowieka. Zbyt duża ilość środka zapalającego w zamkniętej komorze paleniskowej może spowodować wybuch.

Ale jak powstaje smoła w piecach?

Głównym składnikiem, z którego składa się drewno, węgiel brunatny czy kamienny jest węgiel. Woda stanowi 20-35% masy drewna, a potas, magnez, sód i inne pierwiastki nie przekraczają 1-3% masy i pozostają głównie w popiele, biorąc minimalny udział w tworzeniu się smoły.

To węgiel palący się w piecach. A jeśli w prostych kotłach na paliwo stałe występują dość proste procesy, które są łatwe w zarządzaniu, ale trudne do zautomatyzowania, to w piecach do pirolizy znacznie częściej może wystąpić wspomniany wcześniej proces suchej destylacji drewna.

Pod wpływem wysokiej temperatury i niewystarczającej ilości tlenu następuje rozkład termiczny drewna: uwalniany jest gaz drzewny, na który składa się tlenek węgla, wodór, azot (znajdujący się w powietrzu pierwotnym), a także główni bohaterowie okazji - węglowodory związki węgla z azotem, tlenem, wodorem (na przykład metan, propan, acetylen). Ponadto, dzięki wtryskowi powietrza wtórnego do komory dopalania kotła, uwalniane gazy ulegają spaleniu. Przy niepełnym spalaniu tych gazów, a mianowicie węglowodorów, zachodzi reakcja chemiczna, podczas której powstaje smoła.

Przy niepełnym spalaniu tych gazów, czyli węglowodorów (metan, propan itp.), zamiast spalania zachodzi reakcja chemiczna, podczas której powstaje smoła.

Kotły pirolityczne znane są z wysokiej sprawności, sprawności, są w stanie wykorzystać energię wiązań chemicznych drewna, węgla w 97-98%. Jeżeli w kotle tworzy się olej opałowy, smoła, oznacza to, że należy zapomnieć o wydajności, a kocioł jest nieprawidłowo skonfigurowany, zmontowany lub zainstalowany!

Główną przyczyną pojawienia się smoły w kominie jest niedostateczna ilość tlenu dostarczanego do komory spalania, co prowadzi do obniżenia temperatury, w której powinien przebiegać proces.

Można również wskazać przyczyny, takie jak nieprawidłowy montaż i układ, niska moc dmuchawy (pompy) kotła, spadek napięcia w sieci, niewystarczająco wysoki komin, wilgotne drewno opałowe. Nie powinieneś też być zbyt oszczędny: dopływ powietrza poniżej pewnego poziomu może rozciągnąć proces spalania (pirolizy) w kotle na dłuższy czas, ale doprowadzi do powstania smoły. A to obarczone jest nie tylko regularnym czyszczeniem komina, ale także awarią kotła i komory spalania.

Jak radzić sobie ze smołą, jeśli już zaczęła się tworzyć?

1. Podnoszenie temperatury spalania. Można to zrobić zwiększając dopływ powietrza i używając suchego drewna.

2. Zmiana geometrii, długości komina, przewodów gazowych. Powinno to zmniejszyć opór gazu, poprawić trakcję, a tym samym zwiększyć dopływ powietrza bez zwiększania mocy doładowania (pompy).

3. Podwyższenie temperatury spalania poprzez regulację wydajności pompy lub dodanie suchego drewna pod koniec ognia. Pomoże to wypalić smołę, która utworzyła się w kominie.

Jeśli w kominie pojawiła się znaczna ilość smoły, należy go najpierw oczyścić metodą chemiczną lub postarzaną. I dopiero wtedy zmień konfigurację systemu.

Znaczny wzrost temperatury i późniejsze zapalenie smoły w kominie może prowadzić do pożaru dachu lub innych katastrofalnych konsekwencji. Smoła jest łatwopalna, dlatego należy zachować szczególną ostrożność.

Pożar smoły oczyści komin, ale może stanowić zagrożenie pożarowe

Dość popularna jest również teoria, że ​​powstawanie smoły zależy od rodzaju drewna. W sieci można znaleźć wiele informacji, że smoła powstaje tylko z paleniska z drewna iglastego lub niektórych gatunków drewna, a zwalczać ją można spalając drewno brzozowe. Tutaj warto pamiętać, że nasi przodkowie wydobywali smołę z kory brzozowej, układając ją w zamkniętym doniczce z otworem w dnie i podgrzewając. A spalanie smoły w kominie przy zmianie paliwa można wytłumaczyć nie innym składem chemicznym, ale lepszym stopniem wysuszenia lub wyższą temperaturą spalania. Tak więc skojarzenie smoły z żywicą drzewną jest tylko złudzeniem.

Podsumujmy. Smoła w kominie, kominku, kominie to nie diagnoza, to tylko objaw. Jak znaleźć i wyleczyć problem - powiemy Ci w kolejnych publikacjach.

Aby uzyskać więcej informacji, radzimy skontaktować się ze specjalistami Waterstore.

Jak człowiek opanował ogień?

Ogień znany był ludziom żyjącym w epoce kamienia. Ludzie nie zawsze potrafili sami rozpalić ogień. Według naukowców pierwsza znajomość człowieka z procesem spalania miała miejsce empirycznie. Ogień, wydobyty z pożaru lasu lub zdobyty od sąsiedniego plemienia, był strzeżony jako najcenniejsza rzecz, jaką mieli ludzie.

Z biegiem czasu ktoś zauważył, że niektóre materiały mają najbardziej palące właściwości. Na przykład suchą trawę lub mech można zapalić zaledwie kilkoma iskrami.

Po wielu latach, znowu empirycznie, ludzie nauczyli się wydobywać ogień za pomocą improwizowanych środków. Historycy nazywają krzesiwo i krzemień pierwszą „zapalniczką” osoby, która uderzając w siebie, rzucała iskry. Później ludzkość nauczyła się wydobywać ogień za pomocą gałązki umieszczonej w specjalnej wnęce w drewnie. Temperaturę zapłonu drzewka osiągnięto poprzez intensywną rotację końcówki gałązki we wnęce. Wiele wspólnot prawosławnych nadal stosuje te metody.

Znacznie później, w 1805 roku, francuski chemik Jean Chancel wynalazł pierwsze zapałki. Wynalazek zyskał ogromną dystrybucję, a człowiek mógł już śmiało wydobywać ogień w razie potrzeby.

Rozwój procesu spalania uważany jest za główny czynnik, który dał impuls do rozwoju cywilizacji. Co więcej, spalanie pozostanie takim czynnikiem w najbliższej przyszłości.