Het proces van verbranding of smeulende tabak: kenmerken en schade

Temperatuurdrempel voor het verbranden van hout van verschillende soorten

Afhankelijk van de structuur en dichtheid van hout, evenals de hoeveelheid en kenmerken van harsen, hangen de verbrandingstemperatuur van brandhout, hun calorische waarde en de eigenschappen van de vlam af.
Als de boom poreus is, zal hij heel helder en intens branden, maar hij geeft geen hoge verbrandingstemperaturen - de maximale indicator is 500 ℃. Maar dichter hout, zoals haagbeuk, essen of beuken, brandt bij een temperatuur van ongeveer 1000 ℃. De brandtemperatuur is iets lager voor berken (ongeveer 800 ℃), evenals voor eiken en lariks (900 ℃). Als we het hebben over soorten als sparren en dennen, dan lichten ze op bij ongeveer 620-630 ℃.

Verwarmingsprestaties brandhout: tabel met de belangrijkste soorten

Als je naar verschillende houtsoorten kijkt, kun je uiteindelijk enkele verschillen opmerken: sommige branden heel helder en perfect, terwijl er een sterke warmte is, terwijl andere nauwelijks smeulen, waardoor er bijna geen warmte achterblijft. Het punt is hier helemaal niet in hun droogheid of vocht, maar in hun structuur en samenstelling, evenals de structuur van de boom.

Het is echter de moeite waard om op te letten dat een natte boom zeer slecht ontsteekt en verbrandt, terwijl er een grote hoeveelheid as achterblijft, wat een slecht effect heeft op de schoorsteen, deze sterk verstopt raken.

De hoogste warmteafgifte wordt gevonden in eik, beuk, berk, lariks of haagbeuk, maar deze soorten zijn het meest onrendabel en duur. Daarom worden ze zeer zelden gebruikt, en dan in de vorm van krullen of zaagsel. De laagste warmteoverdracht wordt gevonden in populier, els en esp. Er is een tabel met de belangrijkste rotsen en hun warmteafgifte.

Tabel met enkele van de belangrijkste rotsen en hun warmteoverdracht:

• Essen, beuken - 87%;
• Haagbeuk - 85%;
• Eik - 75, 70%;
• Lariks - 72%;
• Berk - 68%;
• Spar - 63%;
• Linden - 55%;
• Grenen - 52%;
• Aspen - 51%;
• Populier - 39%.

Coniferen hebben een lage brandtemperatuur, dus het is beter om ze te gebruiken voor het aansteken van een open vuur (vuur). Dennenhout vat echter zeer snel vlam en kan lang smeulen, omdat het een enorme hoeveelheid harsen bevat, waardoor deze soort lang warmte kan vasthouden. Maar toch is het beter om geen naaldsoorten te gebruiken voor verwarming, omdat bij verbranding veel rookgassen worden gevormd die zich in de vorm van roet op de schoorsteen nestelen en deze moeten worden schoongemaakt, omdat deze snel verstopt raken.

Thermische eigenschappen van hout

Houtsoorten verschillen in dichtheid, structuur, hoeveelheid en samenstelling van harsen. Al deze factoren zijn van invloed op de verbrandingswaarde van het hout, de temperatuur waarbij het brandt en de eigenschappen van de vlam.

Populierenhout is poreus, dergelijk brandhout brandt helder, maar de maximale temperatuurindicator bereikt slechts 500 graden. Dichte houtsoorten (beuken, essen, haagbeuken) geven bij verbranding meer dan 1000 graden warmte af. Indicatoren van berken zijn iets lager - ongeveer 800 graden. Lariks en eiken flakkeren heter op en geven uit tot 900 graden Celsius. Dennen en sparren brandhout brandt op 620-630 graden.

Berkenbrandhout heeft een betere verhouding tussen warmte-efficiëntie en kosten - het is economisch niet rendabel om te verwarmen met duurdere houtsoorten met hoge verbrandingstemperaturen.

Vuren, sparren en dennen zijn geschikt om vuur te maken - deze coniferen zorgen voor een relatief gematigde warmte. Maar het wordt niet aanbevolen om dergelijk brandhout te gebruiken in een ketel voor vaste brandstoffen, in een kachel of open haard - ze geven niet genoeg warmte af om het huis effectief te verwarmen en voedsel te koken, branden uit met de vorming van een grote hoeveelheid roet.

Brandhout van lage kwaliteit wordt beschouwd als brandstof gemaakt van espen, linden, populieren, wilgen en elzen - poreus hout geeft bij verbranding weinig warmte af. Els en sommige andere houtsoorten "schieten" kolen af ​​tijdens de verbranding, wat kan leiden tot brand als het hout wordt gebruikt om een ​​open haard te stoken.

Let bij het kiezen ook op de mate van vochtgehalte van het hout - ruw brandhout verbrandt erger en laat meer as achter.

Thermische eigenschappen van hout

Verschillende houtsoorten produceren verschillende hoeveelheden warmte. Zo genereert droog, verouderd hout meer warmte dan vers gezaagd hout. Dit wordt toegeschreven aan het feit dat bij de eerste chemische reactie alle warmte overgaat in de verdamping van water uit de boom. Hoe minder vocht er in het materiaal zit, hoe eerder warmte kan worden verkregen. Hardhout brandt langer dan zachthout en benadrukt meer warmte. Enkele van de meest waardevolle boomsoortenmet goede thermische parameters zijn:

Het hout van dergelijke bomen is echter duur, waardoor industrieel afval en houtkap in de meeste gevallen als brandstof worden gebruikt.

In deze video weet u hoe u het vochtgehalte van brandhout kunt controleren:

Het gebruik van hout op basis van zijn warmtecapaciteit

Bij het kiezen van een soort brandhout is het de moeite waard om rekening te houden met de verhouding tussen de kosten en warmtecapaciteit van een bepaald hout. Zoals de praktijk laat zien, is berkenbrandhout de beste optie, waarin deze indicatoren het best in balans zijn. Als u duurder brandhout koopt, zullen de kosten minder efficiënt zijn.

Voor het verwarmen van een huis met een verwarmingsketel op vaste brandstof, wordt het niet aanbevolen om houtsoorten zoals sparren, dennen of sparren te gebruiken. Het is een feit dat in dit geval de verbrandingstemperatuur van het hout in de ketel niet hoog genoeg zal zijn en dat er zich veel roet zal ophopen op de schoorstenen.

Vanwege de poreuze structuur worden ook lage warmte-efficiëntiewaarden aangetroffen in brandhout van elzen, espen, linden en populieren. Bovendien worden tijdens het verbrandingsproces soms elzen en sommige andere soorten brandhout met kolen geschoten. In het geval van een open oven kunnen dergelijke micro-explosies brand veroorzaken.

Houtsoorten

Er zijn verschillende patronen die het verschil in verbranding van verschillende houtsoorten bepalen. Allereerst is het de aanwezigheid van harsen - ze voegen merkbaar de calorische waarde van brandhout toe. Zacht hout brandt gemakkelijker door zijn lage dichtheid. Zware rotsen ondersteunen de verbranding lange tijd.

Hoewel de dichtheid van hout aanzienlijk varieert van soort tot soort, is hun calorische waarde per massa-eenheid bijna hetzelfde (met uitzondering van naaldharsachtige soorten). Ongeacht welke soorten bomen werden gebruikt voor brandhout, vochtigheid is de belangrijkste factor die zowel het verbrandingsproces als het thermische resultaat beïnvloedt.

Kennis van verschillende houtsoorten stelt u in staat om een ​​comfortabele verbranding te krijgen met minder brandhoutverbruik

Een lijst met kenmerken van enkele houtsoorten:

• acacia - brandt langzaam en geeft veel warmte, droogt snel, geeft een karakteristiek gekraak in de haard;
• Berk - brandt snel uit, ontbrandt gemakkelijk, zelfs als het nat is, geeft een gelijkmatig en stabiel vuur;
• beuken - calorierijke brandstof, laat weinig as achter;
• eik - hoge calorische waarde, geeft een aangename geur af bij verbranding, droogt zeer lang;
• populier - lage verbrandingswarmte;
• fruitbomen - langzaam en gelijkmatig verbranden;
• coniferen - geurige rook, kan teer afschieten, veel roet vormen.

Als u de basisprincipes kent van het omgaan met hout als brandstof, kunt u een comfortabele verbranding krijgen met minder brandhout.

Het is alleen belangrijk om het belangrijkste niet te vergeten: een ongecontroleerde open vlam kan erg gevaarlijk zijn voor levende wezens. Naast brandwonden door vlammen en sintels, kan vuur onvergelijkbaar meer problemen veroorzaken als het in vuur brandt.

Verbrandingstemperatuur en warmteoverdracht

Er is een direct verband tussen de temperatuur van het verbranden van hout in de kachel en de warmteoverdracht: hoe heter de vlam, hoe meer warmte deze in de kamer afgeeft. De hoeveelheid opgewekte warmte-energie wordt beïnvloed door verschillende eigenschappen van de boom. De berekende waarden zijn te vinden in de referentieliteratuur.

Opgemerkt moet worden dat alle standaardindicatoren zijn berekend onder ideale omstandigheden:

• het hout is goed gedroogd;
• de oven is gesloten;
• zuurstof wordt toegevoerd in nauwkeurig afgemeten porties om het verbrandingsproces in stand te houden.

Het is natuurlijk onmogelijk om dergelijke omstandigheden in een thuiskachel te creëren, dus er komt minder warmte vrij dan uit de berekeningen blijkt. Daarom zijn de normen alleen nuttig voor het bepalen van de algehele dynamiek en het vergelijken van kenmerken.

De meting van de verbrandingstemperatuur van hout in de haard kan alleen worden uitgevoerd met een pyrometer - hiervoor zijn geen andere meettoestellen geschikt.

Als u niet over een dergelijk apparaat beschikt, kunt u de geschatte indicatoren visueel bepalen op basis van de kleur van de vlam. Zo heeft een lage temperatuur vlam een ​​donkerrode kleur. Een geel lampje duidt op een te hoge temperatuur die wordt verkregen door het verhogen van de trek, maar in dit geval verdampt er direct meer warmte door de schoorsteen. Voor een kachel of open haard is de meest geschikte verbrandingstemperatuur waarbij de kleur van de vlam geel zal zijn, zoals bijvoorbeeld bij droog berkenhout.

Moderne kachels en verwarmingsketels op vaste brandstof, evenals open haarden van het gesloten type, zijn uitgerust met een luchttoevoerregelsysteem om de warmteoverdracht en verbrandingsintensiteit aan te passen.

De verbrandingstemperatuur van hout bepaalt de warmteoverdrachtssnelheden van de brandstof - hoe hoger deze is, hoe meer warmte-energie er vrijkomt bij de verbranding van hout. In dit geval hangt de specifieke verwarmingswaarde van de brandstof af van de eigenschappen van het hout.

Warmteoverdrachtsindicatoren in de tabel zijn aangegeven voor brandhout dat onder ideale omstandigheden wordt verbrand:

• minimaal vochtgehalte in de brandstof;
• verbranding vindt plaats in een gesloten volume;
• zuurstoftoevoer wordt gedoseerd - de hoeveelheid die nodig is voor volledige verbranding wordt geleverd.

Het is logisch om u alleen te laten leiden door de tabelwaarden van de calorische waarde om verschillende soorten brandhout met elkaar te vergelijken - in reële omstandigheden zal de warmteoverdracht van de brandstof merkbaar lager zijn.

Wat is verbranding

Verbranding is een isotherm fenomeen, dat wil zeggen een reactie met het vrijkomen van warmte.

1. Opwarmen. Het stuk hout moet verwarmd worden met een externe vuurbron tot de ontbrandingstemperatuur. Bij verhitting tot 120-150 graden begint het hout te verkolen en ontstaat er steenkool die in staat is tot zelfontbranding. Bij verhitting tot 250-350 graden begint het proces van thermische ontleding tot gasvormige componenten (pyrolyse).

2. Verbranding van pyrolysegassen. Verdere verwarming leidt tot verhoogde thermische ontleding en de geconcentreerde pyrolysegassen laaien op. Na de uitbraak begint de ontsteking geleidelijk de hele verwarmingszone te bedekken. Hierdoor ontstaat een stabiele lichtgele vlam.

3. Ontsteking. Verdere verwarming zal het hout doen ontbranden. De ontbrandingstemperatuur in natuurlijke omstandigheden varieert van 450 tot 620 graden. Hout ontbrandt onder invloed van een externe thermische energiebron, die zorgt voor de verwarming die nodig is voor een sterke versnelling van de thermochemische reactie.

De ontvlambaarheid van houtbrandstof is afhankelijk van een aantal factoren:

• volumegewicht, vorm en doorsnede van een houten element;
• de mate van vocht in het hout;
• trekkracht;
• de locatie van het te ontsteken object ten opzichte van de luchtstroom (verticaal of horizontaal);
• dichtheid van hout (poreuze materialen ontbranden gemakkelijker en sneller dan dichte, het is bijvoorbeeld gemakkelijker om elzenhout aan te steken dan eiken).

Voor ontsteking is een goede, maar niet overmatige stuwkracht vereist - een voldoende toevoer van zuurstof en een minimale dissipatie van thermische energie van verbranding zijn vereist - het is nodig om aangrenzende stukken hout op te warmen.

4. Verbranding.Onder omstandigheden die bijna optimaal zijn, vervaagt de eerste uitbraak van pyrolysegassen niet, van ontsteking verandert het proces in een stabiele verbranding met een geleidelijke dekking van het volledige brandstofvolume. De verbranding is verdeeld in twee fasen: smeulende en vlammende verbranding.

Smeulen omvat de verbranding van steenkool, een vast product van het pyrolyseproces. Het vrijkomen van brandbare gassen is traag en ze ontbranden niet door onvoldoende concentratie. Gasvormige stoffen condenseren bij afkoeling en vormen een karakteristieke witte rook. Tijdens het smeulen dringt lucht diep in het hout, waardoor het dekkingsgebied uitzet. Vlamverbranding wordt verzorgd door de verbranding van pyrolysegassen, terwijl de hete gassen naar buiten bewegen.

De verbranding wordt gehandhaafd zolang er omstandigheden zijn voor brand - de aanwezigheid van onverbrande brandstof, zuurstoftoevoer, handhaving van het vereiste temperatuurniveau.

5. Verzwakking. Als niet aan een van de voorwaarden wordt voldaan, stopt het verbrandingsproces en gaat de vlam uit.

Gebruik een speciaal apparaat, een pyrometer genaamd, om erachter te komen wat de brandtemperatuur van hout is. Andere soorten thermometers zijn hiervoor niet geschikt.

Er zijn aanbevelingen om de verbrandingstemperatuur van houtbrandstof te bepalen aan de hand van de kleur van de vlam. Donkerrode vlammen duiden op verbranding op lage temperatuur, witte vlammen duiden op hoge temperaturen door verhoogde trek, waarbij de meeste warmte-energie in de schoorsteen terechtkomt. De optimale kleur van de vlam is geel, zo brandt droge berk.

In verwarmingsketels en kachels op vaste brandstoffen, evenals in gesloten haarden, is het mogelijk om de luchtstroom in de vuurhaard aan te passen door de intensiteit van het verbrandingsproces en de warmteoverdracht aan te passen.

De calorische waarde geeft aan hoeveel warmte-energie er vrijkomt bij de verbranding van brandhout. Maar vaste brandstof heeft nog een ander kenmerk, waarvan kennis in de praktijk nuttig kan zijn: warmteafgifte. Dit is het maximale temperatuurniveau dat bereikt kan worden bij het stoken van hout en is afhankelijk van de eigenschappen van het hout.

Hout met een lage dichtheid brandt met een lichte hoge vlam en geeft tegelijkertijd een relatief kleine hoeveelheid warmte af; dicht brandhout wordt gekenmerkt door een verhoogde warmteproductie bij een lage vlam.

Volledige en onvolledige verbranding: wat komt er vrij bij houtverbranding

Niet alleen hout kan branden, maar ook zijn producten (spaanplaat, hardboard, MDF) en metaal. De verbrandingstemperatuur is echter voor alle producten verschillend. Bijvoorbeeld: de verbrandingstemperatuur van staal is 2000 graden, aluminiumfolie - 350, en hout begint al te ontbranden bij 120 - 150 graden.

Bij het verbranden van hout ontstaat uiteindelijk rook, waarbij de vaste stof roet is. De totale samenstelling van verbrandingsproducten hangt volledig af van de bestanddelen van de boom. Hout is voornamelijk samengesteld uit de belangrijkste bestanddelen: waterstof, stikstof, zuurstof en koolstof.

Als er 1 kg hout wordt verbrand, komen de verbrandingsproducten in gasvormige toestand ergens tussen 7,5 - 8,0 kubieke meter vrij. In de toekomst kunnen ze niet meer branden, behalve koolmonoxide.

Houtverbrandingsproducten:

• Stikstof;
• Koolmonoxide;
• Kooldioxide;
• Waterdamp;
• Zwaveldioxide.

Het inbranden van karakter kan compleet of onvolledig zijn. Maar beide komen voor bij de vorming van rook. Bij onvolledige verbranding kunnen sommige verbrandingsproducten later nog branden (roet, koolmonoxide, koolwaterstoffen). Maar als er volledige verbranding was, kunnen de producten die in de toekomst zijn gevormd niet verbranden (zwavel- en kooldioxidegassen, waterdamp).

Het brandgevaar van hout wordt bepaald door de wetten van zijn thermische ontleding onder invloed van externe warmtestromen, die begint bij een temperatuur van 110˚С.Verdere verwarming gaat gepaard met het verwijderen van vrij en gebonden vocht uit het hout. Dit proces eindigt bij een temperatuur van 180˚C, waarna de afbraak van de minst hittebestendige componenten begint met het vrijkomen van CO 2 en H 2 O. Bij een temperatuur van ~ 250˚C vindt houtpyrolyse plaats met het vrijkomen van gasvormige producten: CO, CH 2, H 2, CO 2, H 2 O. Het vrijkomende gasmengsel is brandbaar en kan ontbranden door een ontstekingsbron. Bij hogere temperaturen wordt de thermische ontleding van hout versneld. De meeste brandbare gassen, die tot 25% waterstof en tot 40% brandbare koolwaterstoffen bevatten, komen vrij in het temperatuurbereik van 350 tot 450˚С.

Een van de belangrijke factoren die het brandgevaar van hout bepalen, is het vermogen om te ontsteken en de verbranding te verspreiden bij verhitting in lucht.

Het verbranden van hout vindt plaats in de vorm van vurige verbranding en smeulen. Bij brand komt de meeste warmte vrij tijdens de periode van vlammende verbranding (tot 60%) en ~ 40% - tijdens de smeulperiode.

Brandgevaarindicatoren voor sommige houtsoorten worden weergegeven in Tabel 4.

Tabel 4 - Indicatoren voor brandgevaar van verschillende houtsoorten

De temperatuurindicatoren van het brandgevaar van hout - de temperatuur van ontsteking en zelfontbranding - worden bepaald door de wetten van de thermische ontleding. De waarden van deze indicatoren voor verschillende houtsoorten, zoals te zien is in tabel 2, bevinden zich in een vrij smal temperatuurbereik.

Droog hout van alle soorten is een licht ontvlambaar (B3), zeer brandbaar (G4) materiaal met een hoog rookgenererend vermogen (D3). Hout behoort qua toxiciteit van verbrandingsproducten tot de groep van zeer gevaarlijke stoffen (T3). De lineaire snelheid van vlamvoortplanting over het oppervlak is 1-10 mm / s. Deze snelheid is sterk afhankelijk van een aantal factoren: houtsoorten, het vochtgehalte, de grootte van de vallende warmteflux, de oriëntatie van het brandende oppervlak. De smeulsnelheid is ook geen constante waarde - voor verschillende houtsoorten varieert deze van 0,6 tot 1,0 mm / min.

In de bouw worden op hout gebaseerde afwerkingsmaterialen veel gebruikt: spaanplaten, vezelplaten, houten panelen, latten, multiplex. Al deze materialen zijn brandbaar. Gewijzigde panelen, latten, multiplex. Al deze materialen zijn brandbaar. Modificatie van hout met polymeren verhoogt in de regel het brandgevaar.

Tabel 5 toont de ontvlambaarheidseigenschappen van enkele bouwmaterialen op houtbasis.

Tabel 5 - Ontvlambaarheid van houtmaterialen

Vlam verspreidde zich over het houten oppervlak

Experimentele studies van vlamverspreiding over het oppervlak van houtmaterialen met behulp van verschillende testmethoden hebben aangetoond dat niet alleen de omstandigheden van externe warmteblootstelling, maar ook de houtsoort de eigenschappen van vlamverspreiding beïnvloeden.

De invloed van houtsoorten is tot op zekere hoogte te traceren bij het beschouwen van de waarden van de zogenaamde vlamverspreidingsindex (FLI).

IRP volgens GOST 12.1.044-89 is een complexe indicator, omdat het bij het berekenen, naast de snelheid van vlamvoortplanting in afzonderlijke delen van het monsteroppervlak en de beperkende voortplantingsafstand, ook gegevens gebruikt over de maximale uitlaatgastemperatuur rookgassen en de tijd om deze te bereiken. Materialen met IRP≤20 worden langzaam verspreidende vlammen genoemd, met IRP˃20 - tot snel verspreidende vlammen. Alle houtsoorten behoren tot de laatste groep materialen. Hun index is hoger dan 55.

Tabel 4 toont de IRI-waarden voor onbehandelde houtmonsters met een dikte van 19-25 mm.

Hoewel de meeste houtsoorten tot de 3de, de gevaarlijkste klasse behoren in termen van hun vermogen om een ​​vlam te verspreiden over het oppervlak van plafondconstructies tijdens een brand, hebben sommige naaldsoorten, zoals blijkt uit Tabel 6, lagere waarden van de IRI en behoren tot de 2e klas.

Tabel 6 - IRP-waarde en -klasse volgens het vermogen om de vlam te verspreiden

Een toename van de warmteflux naar het oppervlak van het hout veroorzaakt een aanzienlijke toename van de snelheid van vlamverspreiding. De beëindiging van het proces is mogelijk als de warmteflux van zijn eigen vlam minder dan kritisch wordt voor een bepaald materiaal.

Tests van op hout gebaseerde afwerkingsmaterialen onder omstandigheden die de ontwikkeling van een echte brand simuleerden, toonden een vrij hoge mate van vlamverspreiding langs deze materialen (tabel 7).

Tabel 7 - Snelheid van vlamverspreiding over bekledingen op houtbasis

Rookgenererend vermogen en toxiciteit van houtverbrandingsproducten

Het vrijkomen van giftige dampen is het dominante brandgevaar. Het manifesteert zich in het giftige en irriterende effect van verbrandingsproducten, evenals in de verslechtering van het zicht in een rokerige omgeving. Verminderd zicht maakt het moeilijk om mensen uit de gevarenzone te evacueren, wat op zijn beurt het risico op vergiftiging door verbrandingsproducten vergroot. De situatie bij brand wordt verder bemoeilijkt door het feit dat rookgassen zich snel in de ruimte verspreiden en in ruimten ver van de brandhaard doordringen. De concentratie van uitgestoten rook en de aard ervan hangen af ​​van de structurele kenmerken en de chemische samenstelling van het brandbare materiaal, de verbrandingsomstandigheden.

In de rookgassen die ontstaan ​​bij de verbranding van hout zijn meer dan 200 verbindingen - producten van onvolledige verbranding - aangetroffen. De maximale waarde van optische dichtheid tijdens verbranding van elk van de houtsoorten hangt op een complexe manier af van de dichtheid van de externe warmteflux. De rookproductiecoëfficiënt tijdens ontbinding en smeulende verbranding van verschillende houtsoorten is afhankelijk van de dichtheid van de externe warmtestroom (Figuur 14).

1 - sparren; 2 - den bij Moskou; 3 - thongkaribe den; 4 - ilim karagach; 5 - acacia keolai; 6 - kastanje; 7 - acacia; 8- Eucalyptus bacdan.

Figuur 14 - Kenmerken van rookontwikkeling.

Een soortgelijk extreem karakter van de curven voor de afhankelijkheid van de toxiciteitsindex van houtverbrandingsproducten van de dichtheid van de externe warmteflux (Figuur 15). Bij de smeulende verbranding van vurenhout is de CO-opbrengst 70-240 keer hoger dan de CO-opbrengst tijdens vlamverbranding.

In de smeulmodus in het temperatuurbereik van 450-550 ° C manifesteren alle houtsoorten zich als zeer gevaarlijk in termen van toxiciteit van verbrandingsproducten en behoren ze tot de T3-groep. Met een toename van de intensiteit van het thermische effect tot 60-65 kW / m2 (wat overeenkomt met een temperatuur van 700-750 С), volgens de toxiciteit van verbrandingsproducten, gaat hout van verschillende soorten over in de groep van matig gevaarlijke stoffen T2.

1- linde; 2 - berk; 3 - ilim karagach; 4 - eik; 5 - esp; 6 - grenen; 7 - sparren.

Figuur 15 - Toxiciteit van verbrandingsproducten door blootstellingstemperatuur aan hitte.

Bij houtverbranding treedt een vrij intense rookvorming op. De grootste hoeveelheid rook komt vrij bij het verbranden van houtmaterialen in de smeulstand (tabel 8).

Tabel 8 - Rookgenererend vermogen van houtmaterialen bij testen in de smeulmodus

4 Brandveiligheidsmaatregelen bij de constructie van houten gebouwen

De verbrandingstemperatuur van hout is al kort genoemd in onze publicatie over "", en vandaag gaan we dieper in op deze kwestie.

We zijn allemaal gewend te geloven dat de brandstof zelf brandt. En hoewel verbranding zonder dit niet mogelijk is, wordt het gas dat tijdens de verbranding door de brandstof vrijkomt, daadwerkelijk ontstoken.Toegegeven, om ervoor te zorgen dat het hout een voldoende hoeveelheid van dit gas begint af te geven voor ontsteking, heeft het een hoge temperatuur nodig. En deze temperatuur is verschillend voor verschillende houtsoorten en voor verschillende omstandigheden. De structuur, dichtheid, vochtigheid en andere kenmerken zijn van invloed op de snelheid en hoeveelheid gas die vrijkomt, omdat sommige houtsoorten snel opvlammen, veel warmte en licht afgeven, terwijl andere erg moeilijk te ontsteken zijn en ze veel minder warmte afgeven dan we zouden graag. Dit wordt erg belangrijk wanneer, en vooral bij het kiezen van materialen voor aanmaakhout. Onderstaande tabel toont de verbrandingstemperaturen van enkele veelvoorkomende houtsoorten.

In alle eerlijkheid is het vermeldenswaard dat de graden Celsius die in de tabel worden vermeld, zijn gegeven voor ideale omstandigheden (gesloten ruimte, droog hout gebruikt en gecontroleerde zuurstoftoevoer in optimale volumes voor verbranding), die alleen worden bereikt in ketels, maar niet in een vuur gemaakt in het midden van de open plek. Maar desondanks zijn de gegevens in de tabel als richtlijn redelijk geschikt.

Hoe hoger de verbrandingstemperatuur van de door u gekozen boomsoort, hoe meer warmte deze moet opnemen voordat er brandbaar gas uit begint te ontwikkelen.

Voor aanmaakhout is het beter om stenen met een lage verbrandingstemperatuur en stenen met een hoge verbrandingstemperatuur als hoofdbrandhout te gebruiken. Anders kunt u twee soorten problemen tegenkomen:

• De brandtemperatuur van het geselecteerde hout is hoger dan de temperatuur die door jou wordt gegenereerd. Hierdoor zal de brandstof simpelweg niet ontbranden of zal er extra bewerking, voorbereiding en voorbereiding nodig zijn.
• De verbrandingstemperatuur van het geselecteerde hout is laag, waardoor er onvoldoende warmte wordt gegenereerd. Om deze reden kan het zijn dat u van soort moet veranderen als u brandstof of meer hout verbrandt.

Uit de gegevens in de tabel kunnen we concluderen dat de verbrandingstemperatuur van populier het een goed aanmaakhout maakt, omdat het gaat al actief branden bij 468 graden Celsius, terwijl bijvoorbeeld dennen moeten worden opgewarmd tot 624 graden. Als er niets anders voorhanden is dan eikenhout, moet je om het aan te steken veel zweten om de brandtemperatuur te verhogen tot 840-900 graden, en pas dan eikenhoutblokken toevoegen. Door de lage verbrandingstemperatuur is populier een goed aanmaakhout, maar het is beter om het niet als hoofdbrandstof te gebruiken vanwege de lage warmteafgifte, aangegeven in de tweede kolom van de tabel. Voor deze rol zijn grenen, berken of dezelfde eik veel beter geschikt. Deze rotsen produceren meer gas, dus meer licht en warmte.

Ik zie niet veel in het onthouden van de waarden van alle tabelkolommen. het is veel gemakkelijker om het te gebruiken als een gids voor het maken van uw eigen kaarten van boomsoorten, rekening houdend met de eigenaardigheden van de flora van uw regio. Een eenvoudige reeks als "eerst verbranden we steen X, dan schakelen we over naar rots Y" in drie of vier stappen is veel gemakkelijker te onthouden en te gebruiken in het veld. Als je in het veld geen keus hebt en je hebt maar één houtsoort bij de hand, dan zul je ermee moeten werken, maar als er toch een keus is, is het beter om die bewust en bewust te maken. En hoewel de verbrandingstemperatuur die in de tabel wordt aangegeven, alleen kenmerkend is voor ideale omstandigheden, is het ook de moeite waard om twee factoren te noemen die rechtstreeks van invloed zijn op de verbrandingstemperatuur: vochtigheid en contactoppervlak.

Factoren die de verbrandingstemperatuur beïnvloeden

De brandtemperatuur van hout in de kachel is niet alleen afhankelijk van de houtsoort. Belangrijke factoren zijn ook het vochtgehalte van het hout en de trekkracht, die te danken is aan het ontwerp van de verwarmingseenheid.

Invloed van vocht

In vers gekapt hout bereikt het vochtgehalte gemiddeld 45 tot 65% - ongeveer 55%.De verbrandingstemperatuur van dergelijk brandhout zal niet tot maximale waarden stijgen, aangezien de warmte-energie zal gaan om vocht te verdampen. Dienovereenkomstig wordt de warmteoverdracht van de brandstof verminderd.

Om ervoor te zorgen dat de verbranding van hout de benodigde hoeveelheid warmte afgeeft, worden drie manieren gebruikt:

• bijna twee keer zoveel vers gekapt brandhout wordt gebruikt voor het verwarmen van kamers en het koken (dit vertaalt zich in een stijging van de brandstofkosten en de noodzaak van frequent onderhoud van de schoorsteen en gaskanalen, waarin een grote hoeveelheid roet zal neerslaan);
• vers gesneden brandhout wordt voorgedroogd (houtblokken worden gezaagd, opgesplitst in blokken, die onder een luifel worden gestapeld - het duurt 1-1,5 jaar voor natuurlijke droging tot 20% vocht);
• er wordt droog brandhout aangekocht (financiële kosten worden gecompenseerd door de hoge warmteoverdracht van de brandstof).

De verbrandingswaarde van vers gekapt berkenbrandhout is vrij hoog. Brandstof uit vers gesneden as, haagbeuk en ander hardhout is ook geschikt voor gebruik.

Door de zuurstoftoevoer naar de oven te beperken, verlagen we de verbrandingstemperatuur van het hout en verminderen we de warmteoverdracht van de brandstof. De duur van de verbranding van het brandstofinzetstuk kan worden verlengd door de demper van de keteleenheid of kachel te sluiten, maar het brandstofverbruik verandert in een laag verbrandingsrendement als gevolg van niet-optimale omstandigheden.

С 2Н2 2О2 = СО2 2Н2О Q (warmte)

Koolstof en waterstof worden verbrand wanneer zuurstof wordt toegevoerd (linkerkant van de vergelijking), wat resulteert in warmte, water en kooldioxide (rechterkant van de vergelijking).

Om droog hout op maximale temperatuur te laten verbranden, moet het luchtvolume dat de verbrandingskamer binnenkomt 130% bereiken van het volume dat nodig is voor het verbrandingsproces. Wanneer de luchtstroom wordt afgesloten door de kleppen, wordt er een grote hoeveelheid koolmonoxide gevormd, en de reden hiervoor is zuurstofgebrek. Koolmonoxide (onverbrande koolstof) gaat de schoorsteen in, terwijl de temperatuur in de verbrandingskamer daalt en de warmteoverdracht van het hout afneemt.

Een economische benadering bij het gebruik van een verwarmingsketel voor vaste brandstoffen op hout is om een ​​warmteaccumulator te installeren, die de overtollige warmte die wordt gegenereerd tijdens de verbranding van brandstof in de optimale modus, met een goede tractie, opslaat.

Bij houtkachels lukt het niet om op deze manier brandstof te besparen, omdat ze de lucht direct verwarmen. Het lichaam van een massieve stenen kachel kan een relatief klein deel van de thermische energie verzamelen, terwijl bij metalen kachels overtollige warmte rechtstreeks in de schoorsteen terechtkomt.

Als u de ventilator opent en de stuwkracht in de oven verhoogt, neemt de intensiteit van verbranding en warmteoverdracht van de brandstof toe, maar neemt ook het warmteverlies toe. Bij een langzame verbranding van hout neemt de hoeveelheid koolmonoxide toe en neemt de warmteoverdracht af.

Als er onvoldoende zuurstof in de oven komt, neemt de intensiteit en temperatuur van houtverbranding af en neemt tegelijkertijd de warmteoverdracht af. Sommige mensen geven er de voorkeur aan om de blazer in de kachel te bedekken om de brandtijd van één bladwijzer te verlengen, maar als gevolg hiervan verbrandt de brandstof met een lager rendement.

Als brandhout in een open haard wordt verbrand, stroomt zuurstof vrij in de vuurhaard. In dit geval hangt de trek vooral af van de kenmerken van de schoorsteen.

C 2H2 2O2 = CO2 2H2O Q (warmte-energie).

Dit betekent dat wanneer zuurstof beschikbaar is, de verbranding van waterstof en koolstof plaatsvindt, wat resulteert in warmte-energie, waterdamp en kooldioxide.

Voor de maximale verbrandingstemperatuur van droge brandstof moet ongeveer 130% van de zuurstof die nodig is voor verbranding de oven binnenkomen.Wanneer de inlaatkleppen gesloten zijn, wordt overtollig koolmonoxide gegenereerd door zuurstofgebrek. Dergelijke onverbrande koolstof ontsnapt in de schoorsteen, maar in de oven daalt de verbrandingstemperatuur en neemt de warmteoverdracht van de brandstof af.

Moderne verwarmingsketels voor vaste brandstoffen zijn vaak uitgerust met speciale warmteaccumulatoren. Deze apparaten verzamelen een buitensporige hoeveelheid thermische energie die wordt gegenereerd tijdens de verbranding van brandstof, op voorwaarde dat er een goede tractie en een hoog rendement is. Op deze manier kunt u brandstof besparen.

In het geval van houtkachels zijn er niet zo veel mogelijkheden om brandhout te besparen, omdat ze onmiddellijk warmte aan de lucht afgeven. De kachel zelf kan slechts een kleine hoeveelheid warmte vasthouden, maar de ijzeren kachel is hier helemaal niet toe in staat - daaruit gaat de overtollige warmte onmiddellijk in de schoorsteen.

Dus met een toename van de stuwkracht in de oven, is het mogelijk om een ​​toename van de intensiteit van brandstofverbranding en de warmteoverdracht ervan te bereiken. In dit geval neemt het warmteverlies echter aanzienlijk toe. Als je zorgt voor de langzame verbranding van hout in de kachel, zal hun warmteoverdracht minder zijn en zal de hoeveelheid koolmonoxide groter zijn.

Houd er rekening mee dat de efficiëntie van een warmtegenerator rechtstreeks van invloed is op de efficiëntie van het stoken van hout. Dus een verwarmingsketel met vaste brandstof heeft een efficiëntie van 80% en een kachel - slechts 40%, en het ontwerp en het materiaal zijn belangrijk.

De temperatuur die in de eerste fase van zelfontbranding wordt bereikt, is aanzienlijk hoger dan dezelfde indicator voor de vlamloze verbrandingsperiode van ontledingsproducten. In de beginfase wordt alleen een dunne laag steenkool gevormd op het oppervlak van het hout, en in eerste instantie brandt het niet, ondanks het feit dat het zich in een roodgloeiende staat bevindt.

Feit is dat in dit stadium bijna alle zuurstof wordt verbruikt om de vlam in stand te houden en beperkte toegang heeft tot andere verbrandingsproducten. Steenkool begint pas te ontbinden vanaf het moment dat de fase van vurige verbranding volledig is voltooid.

De ontstekingstemperatuur van het houtmateriaal, dat zorgt voor het behoud van een stabiele verbranding, is voor de meeste soorten 250-300 graden.

Een goed voorbeeld van een dergelijke opstelling zijn de spanten en dakbedekking. Als gevolg hiervan is hun onderlinge verwarming onvermijdelijk bij een gelijktijdige toename van de luchtstuwkracht in lengterichting.

Al het bovenstaande dwingt bouwers om speciale maatregelen te nemen om houtconstructies te beschermen tegen de gevolgen van open vuur.

Brandtemperatuur in een brandhoutvuur

Voor een goede vlam is lucht nodig, tijdens verbranding treedt een chemische reactie op en treedt er organische stof op, in hout wordt omgezet in stoom en kooldioxide, waarbij warmte wordt afgegeven.

Brandhout gemaakt van verschillende houtsoorten brandt anders. Sommige branden snel en helder, andere laten veel as achter en branden vervelend en langdurig, andere branden lang en hun kolen geven veel warmte af.

De hoogste temperatuur wordt gegeven door brandhout van beuken en haagbeuken - tot duizend graden Celsius. Populier geeft de laagste temperatuur, niet eens de helft van de warmte van de laatste. Els, esp, den, linde, acacia, spar, berk, eik, lariks brandt sterker dan populier.

De verbrandingstemperatuur wordt niet alleen beïnvloed door de houtsoort, maar ook door de beschikbaarheid van zuurstof, het ontwerp van de oven. In een grote steenkachel brandt brandhout bijvoorbeeld snel, maar de kachel neemt hun warmte waar en kan deze lange tijd aan de omgeving afgeven. Integendeel, een kleine kachel - een dikke kachel houdt de warmte niet vast en geeft deze onmiddellijk aan de kamer.

Wat is het verbrandingsproces

Een isotherme reactie waarbij een bepaalde hoeveelheid thermische energie vrijkomt, wordt verbranding genoemd. Deze reactie doorloopt verschillende opeenvolgende fasen.

In de eerste fase wordt het hout verwarmd door een externe vuurbron tot aan het ontstekingspunt. Bij een temperatuur van 120-150 verandert het hout in houtskool, dat in staat is tot zelfontbranding.Bij het bereiken van een temperatuur van 250-350 ℃ beginnen zich brandbare gassen te ontwikkelen - dit proces wordt pyrolyse genoemd. Tegelijkertijd smeekt de bovenste laag van hout, die gepaard gaat met witte of bruine rook - dit zijn gemengde pyrolysegassen met waterdamp.

In de tweede fase ontbranden de pyrolysegassen als gevolg van verhitting met een lichtgele vlam. Het verspreidt zich geleidelijk over het hele gebied van het hout en blijft het hout verwarmen.

De volgende fase wordt gekenmerkt door het ontsteken van het hout. Hiervoor moet het in de regel opwarmen tot 450-620 ℃. Om het hout te laten ontbranden, is een externe warmtebron nodig, die intens genoeg zal zijn om het hout snel te verwarmen en de reactie te versnellen.

Daarnaast factoren als:

• tractie;
• houtvochtigheid;
• sectie en vorm van brandhout, evenals hun aantal op één tabblad;
• houtstructuur - los brandhout brandt sneller dan dicht hout;
• plaatsing van de boom ten opzichte van de luchtstroom - horizontaal of verticaal.

Laten we enkele punten verduidelijken. Omdat vochtig hout bij verbranding allereerst overtollige vloeistof verdampt, ontsteekt en brandt het veel erger dan droog hout. De vorm is ook belangrijk - geribbelde en gekartelde blokken ontbranden gemakkelijker en sneller dan gladde en ronde blokken.

De trek in de schoorsteen moet voldoende zijn om de zuurstofstroom te verzekeren en thermische energie in de vuurhaard af te voeren naar alle voorwerpen erin, maar het vuur niet uit te blazen.

De vierde fase van de thermochemische reactie is een stabiel verbrandingsproces, dat na het uitbreken van pyrolysegassen alle brandstof in de oven omvat. Verbranding vindt plaats in twee fasen: smeulen en branden met een vlam.

Tijdens het smeulen verbrandt de steenkool die ontstaat als gevolg van pyrolyse, terwijl de gassen vrij langzaam vrijkomen en niet kunnen ontbranden vanwege hun lage concentratie. Condenserende gassen produceren witte rook terwijl ze afkoelen. Wanneer het hout smeult, dringt geleidelijk verse zuurstof naar binnen, wat leidt tot een verdere verspreiding van de reactie op alle andere brandstoffen. De vlam ontstaat door de verbranding van pyrolysegassen, die verticaal naar de uitgang bewegen.

Zolang de vereiste temperatuur in de oven wordt gehandhaafd, zuurstof wordt toegevoerd en er onverbrande brandstof is, gaat het verbrandingsproces door.

Als dergelijke omstandigheden niet worden gehandhaafd, gaat de thermochemische reactie over in de laatste fase - verzwakking.

Opwarmproces

Verwarming heet het verwarmen van een stuk houtoppervlak van een aparte warmtebron tot een temperatuur die voldoende is voor ontsteking. 120-150 ° C is genoeg om het hout heel langzaam te laten verkolen.

Later gaat het proces verder met het verschijnen van steenkool. Bij een temperatuur van 250-350 ° C begint hout onder invloed van hoge graden actief te ontbinden in componenten.

Verder smeult het, maar er is nog geen vlam en er begint witte of bruine rook te verschijnen. Bij verder verwarmen neemt het percentage pyrolysegassen toe en treedt er een flits op, waarna het hout ontsteekt.

Warmteafgifte van hout

Naast de calorische waarde, dat wil zeggen de hoeveelheid warmte-energie die vrijkomt bij de verbranding van brandstof, is er ook het concept van warmteafgifte. Dit is de maximale temperatuur in een houtkachel die een vlam kan bereiken tijdens intensieve houtverbranding. Deze indicator is ook volledig afhankelijk van de kenmerken van het hout.

Vooral als het hout een losse en poreuze structuur heeft, brandt het bij vrij lage temperaturen, vormt het een heldere hoge vlam en geeft het vrij weinig warmte af. Maar dicht hout, hoewel het veel erger oplaait, geeft zelfs met een zwakke en lage vlam een ​​hoge temperatuur en een grote hoeveelheid thermische energie.

Ontstekingstemperatuur van verschillende gesteenten

Om een ​​volledig beeld te krijgen van de thermische parameters van hout, is het beter om de specifieke verbrandingswarmte van elke houtsoort te leren kennen en let op hun warmteoverdracht. Dit laatste kan in een grote verscheidenheid aan grootheden worden gemeten, maar het is niet nodig om volledig op tabelgegevens te vertrouwen, aangezien het in werkelijkheid onrealistisch is om optimale omstandigheden voor verbranding te bereiken. De houtverbrandingstemperatuurtabel zorgt er echter voor dat u zich niet vergist bij de keuze van hout op basis van zijn eigenschappen.

De waarden die in de verschillende tabellen worden gegeven voor de verbrandingstemperaturen van verschillende houtsoorten zijn onberispelijk van aard en zijn bedoeld om het hele plaatje weer te geven, maar de praktische temperatuur in de oven zal dergelijke waarden nooit bereiken. Dit kan worden verklaard door 2 veel voorkomende en duidelijke factoren:

• de hoogste temperatuur wordt niet bereikt, omdat het niet mogelijk zal zijn om het brandhout thuis volledig te drogen;
• hout wordt gebruikt met een grote verscheidenheid aan vochtgehaltes.

Vochtigheid en verbrandingsintensiteit

Als het hout onlangs is gekapt, dan bevat het, afhankelijk van het seizoen en de soort, 45 tot 65% vocht. Met dergelijk onbewerkt brandhout zal de verbrandingstemperatuur in de haard laag zijn, aangezien er een grote hoeveelheid energie zal worden besteed aan de verdamping van water. Bijgevolg zal de warmteoverdracht van onbewerkt brandhout vrij laag zijn.

Er zijn verschillende manieren om de optimale temperatuur in de haard te bereiken en voldoende warmte-energie vrij te geven om op te warmen:

• Verbrand twee keer zoveel brandstof per keer om het huis te verwarmen of eten te koken. Deze aanpak gaat gepaard met aanzienlijke materiaalkosten en een verhoogde ophoping van roet en condensaat op de wanden van de schoorsteen en in de doorgangen.
• Ruwe blokken worden gezaagd, in kleine blokken gehakt en onder een luifel geplaatst om te drogen. Brandhout verliest in de regel tot 20% vocht in 1-1,5 jaar.
• Brandhout kan al goed gedroogd worden gekocht. Hoewel ze iets duurder zijn, is de warmteoverdracht ervan veel groter.

Tegelijkertijd heeft ruw berkenbrandhout een vrij hoge calorische waarde. Bovendien zijn onbewerkte stammen van haagbeuk, essen en andere houtsoorten met dicht hout geschikt voor gebruik.

De belangrijkste fasen van houtverbranding

Verbranding van houtmateriaal kan worden weergegeven als twee opeenvolgende fasen. In de eerste fase worden de ontledingsproducten verbrand in gasvorm, wat gepaard gaat met de vorming van een heldere vlam.

De tweede fase van dit proces is de vlamloze naverbranding van de steenkool die in de beginfase is gevormd.

De doorslaggevende invloed op de brandwerendheid van een houten constructie (bijvoorbeeld een woonhuis) wordt uitgeoefend door de eerste van deze fasen, waarin optimale omstandigheden worden gecreëerd om de voortplanting van verbranding in stand te houden.

Ondanks de beperkte tijd gaat dit proces gepaard met het vrijkomen van een aanzienlijke hoeveelheid warmte.

Beide processen verlopen een tijdje vrijwel gelijktijdig, waarna de uitstoot van gassen stopt en alleen steenkool blijft branden. In dit geval wordt de snelheid waarmee het grootste deel van het houtmateriaal van het gebouw opbrandt, bepaald door de volgende factoren:

• volumegewicht van de gehele constructie;
• vochtgehalte van het originele bouwmateriaal;
• omgevingstemperatuur;
• de verhouding tussen vrije ruimtes en het volume ingenomen door hout.

Een houtmateriaal met een dichtere structuur (bijvoorbeeld eiken) brandt langzamer dan dezelfde esp, wat wordt verklaard door het verschil in thermische geleidbaarheid.

Wanneer hout met een hoog vochtgehalte wordt ontstoken, wordt een bepaalde hoeveelheid warmte besteed aan vochtverdamping. Hierdoor wordt er minder thermische energie besteed aan de ontbinding van het materiaal. Natuurlijk verbrandt droog hout, rekening houdend met al het bovenstaande, veel sneller.

Constructieve beschermingsmaatregelen

Brandvertragende maatregelen met betrekking tot de meeste houten huizen en andere gebouwen worden voorzien van passende ontwerpoplossingen, evenals vanwege hun behandeling met speciale chemische reagentia (brandvertragers).

De bescherming van dit type wordt gerealiseerd door het vergroten van de massa van individuele elementen, met uitzondering van puntige randen en sterk uitstekende delen ("scherpe randen"), met behulp van houten elementen zonder holtes.

Er worden ook hittebestendige isolatiematerialen gebruikt, brandbeveiliging van de oppervlakken van houten constructies met speciale coatings. Beschermende coatings worden gebruikt in de vorm van asbestcement (gips) platen en gips tot een dikte van 1,5 centimeter.

Om de ontvlambaarheidsindex te verlagen, vermindert het ontwerp bovendien opzettelijk het aantal constructies met parallelle houten elementen en holtes ertussen.

Bijkomende maatregelen om branduitbreiding tegen te gaan zijn het naleven van de normen voor brandbreukvorming.

Hieraan kunnen de uitsplitsing van gebouwen met speciale scheidingswanden en de bijbehorende opstelling van muuropeningen (ramen en deuren) en brandwerende daken worden toegevoegd. Al deze maatregelen maken het mogelijk om de structuur te versterken in termen van zijn vermogen om de verspreiding van vuur te weerstaan.