Proces pálenia alebo tlejenia tabaku: vlastnosti a poškodenie

Teplotný prah na spaľovanie dreva rôznych druhov

V závislosti od štruktúry a hustoty dreva, ako aj od množstva a charakteristík živíc závisí teplota spaľovania palivového dreva, ich výhrevnosť a vlastnosti plameňa.
Ak je strom pórovitý, potom bude horieť veľmi jasne a intenzívne, ale nebude dávať vysoké teploty spaľovania - maximálny indikátor je 500 ℃. Hustšie drevo, ako je habr, popol alebo buk, však horí pri teplote asi 1 000 ° C. Teplota horenia je u brezy (asi 800 ℃), rovnako ako u duba a smrekovca (900 ℃), o niečo nižšia. Ak hovoríme o takých druhoch, ako sú smrek a borovica, potom sa rozsvietia na približne 620 - 630 ℃.

Vykurovací výkon palivového dreva: tabuľka hlavných druhov

Ak vezmeme do úvahy rôzne druhy dreva, nakoniec si môžete všimnúť určité rozdiely: niektoré horia veľmi jasne a dokonale, zatiaľ čo tu vládne silné teplo, zatiaľ čo iné len ťažko tlejú a nezanechávajú po sebe takmer žiadne teplo. Tu nejde vôbec o ich suchosť alebo vlhkosť, ale o ich štruktúru a zloženie, ako aj štruktúru stromu.

Stojí však za to venovať pozornosť skutočnosti, že mokrý strom sa veľmi horí a horí, zatiaľ čo zostáva veľké množstvo popola, čo má zlý vplyv na komín, silno sa upchávajú.

Najvyšší tepelný výkon sa dosahuje u duba, buka, brezy, smrekovca alebo hrabu, ale tieto druhy sú najneziskovejšie a najdrahšie. Preto sa používajú veľmi zriedka a potom vo forme hoblín alebo pilín. Najnižší prenos tepla je v topole, jelši a osike. K dispozícii je tabuľka s hlavnými horninami a ich tepelným výkonom.

Tabuľka niektorých hlavných hornín a ich prenosu tepla:

• Jaseň, buk - 87%;
• Habr - 85%;
• Dub - 75, 70%;
• Modřín - 72%;
• Breza - 68%;
• Jedľa - 63%;
• Lipa - 55%;
• Borovica - 52%;
• Aspen - 51%;
• Topoľ - 39%.

Ihličnany majú nízku teplotu horenia, preto je lepšie ich používať na zapálenie otvoreného ohňa (ohňa). Borovicové drevo sa však veľmi rýchlo vznieti a je schopné dlho tlieť, pretože obsahuje obrovské množstvo živíc, takže tento druh je schopný dlho udržiavať teplo. Ale napriek tomu je lepšie nepoužívať na kúrenie ihličnaté druhy, pretože pri horení sa vytvára veľa spalín, ktoré sa usadzujú vo forme sadzí na komíne a musia sa čistiť, pretože sa rýchlo upchávajú.

Tepelné vlastnosti dreva

Dreviny sa líšia hustotou, štruktúrou, množstvom a zložením živíc. Všetky tieto faktory ovplyvňujú výhrevnosť dreva, teplotu, pri ktorej horí, a vlastnosti plameňa.

Topoľové drevo je pórovité, také palivové drevo horí jasne, ukazovateľ maximálnej teploty však dosahuje iba 500 stupňov. Husté dreviny (buk, jaseň, hrab), keď sú spálené, emitujú viac ako 1000 stupňov tepla. Indikátory brezy sú o niečo nižšie - asi 800 stupňov. Modřín a dub vzplanú horúce a vydávajú až 900 stupňov Celzia. Borové a smrekové palivové drevo horí pri 620 - 630 stupňoch.

Brezové palivové drevo má najlepší pomer tepelnej účinnosti a nákladov - je ekonomicky nerentabilné vykurovať drahšími drevinami s vysokými teplotami spaľovania.

Na výrobu ohňov sú vhodné smrek, jedľa a borovica - tieto ihličnany poskytujú pomerne mierne teplo. Ale neodporúča sa používať také palivové drevo v kotle na tuhé palivá, v kachle alebo krbe - nevyžarujú dostatok tepla na to, aby efektívne vykurovali domácnosť a pripravovali jedlo, vyhoreli pri tvorbe veľkého množstva sadzí.

Za nekvalitné palivové drevo sa považuje palivo vyrobené z osiky, lipy, topoľa, vŕby a jelše - pórovité drevo pri horení vydáva málo tepla. Jelša a niektoré ďalšie druhy dreva pri spaľovaní „strieľajú“ uhlíkmi, ktoré môžu viesť k požiaru, ak sa z dreva kúri na otvorený krb.

Pri výbere by ste mali venovať pozornosť aj stupňu vlhkosti dreva - surové palivové drevo horí horšie a zanecháva viac popola.

Tepelné vlastnosti dreva

Rôzne druhy dreva vytvárajú rôzne množstvo tepla. Napríklad suché staré drevo generuje viac tepla ako čerstvo rezané drevo. To sa pripisuje skutočnosti, že pri počiatočnej chemickej reakcii všetko teplo prechádza do odparovania vody zo stromu. Čím menej vlhkosti v materiáli je, tým skôr je možné získať teplo. Tvrdé drevo horí dlhšie ako mäkké drevo a zdôrazňuje viac tepla. Niektoré z najcennejších druhov stromovs dobrými tepelnými parametrami sú:

Drevo takýchto stromov je však drahé, kvôli tomu sa vo väčšine prípadov ako palivo používa priemyselný odpad a ťažba dreva.

V tomto videu budete vedieť, ako skontrolovať obsah vlhkosti v palivovom dreve:

Použitie dreva na základe jeho tepelnej kapacity

Pri výbere druhu palivového dreva stojí za zváženie pomer nákladov a tepelnej kapacity konkrétneho dreva. Ako ukazuje prax, najlepšou možnosťou môže byť brezové palivové drevo, v ktorom sú tieto ukazovatele najlepšie vyvážené. Ak si kúpite drahšie palivové drevo, náklady budú menej efektívne.

Na vykurovanie domu pomocou kotla na tuhé palivo sa neodporúča používať také druhy dreva, ako je smrek, borovica alebo jedľa. Faktom je, že v tomto prípade nebude teplota spaľovania dreva v kotle dostatočne vysoká a na komínoch sa nahromadí veľa sadzí.

Nízke hodnoty tepelnej účinnosti sa vďaka pórovitej štruktúre nachádzajú aj v palivovom dreve z jelše, osiky, lipy a topoľa. Okrem toho sa počas spaľovania niekedy jelša a niektoré ďalšie druhy palivového dreva striekajú uhlíkom. V prípade otvorenej pece môžu také mikro výbuchy viesť k požiarom.

Druhy dreva

Existuje niekoľko vzorov, ktoré určujú rozdiel v horení rôznych druhov dreva. V prvom rade je to prítomnosť živíc - výrazne zvyšujú výhrevnosť palivového dreva. Mäkké drevo ľahšie horí vďaka svojej nízkej hustote. Ťažké skaly udržujú spaľovanie dlho.

Zatiaľ čo hustota dreva sa u jednotlivých druhov výrazne líši, ich výhrevnosť na jednotku hmotnosti je takmer rovnaká (s výnimkou ihličnatých živicových druhov). Bez ohľadu na to, aké typy stromov sa použili na palivové drevo, je vlhkosť hlavným faktorom ovplyvňujúcim proces spaľovania aj tepelný výsledok.

Znalosti o rôznych druhoch dreva vám umožňujú dosiahnuť pohodlné spaľovanie s menšou spotrebou palivového dreva

Zoznam vlastností niektorých druhov drevín:

• akácia - horí pomaly a dáva veľa tepla, rýchlo schne, vydáva charakteristické praskanie v krbe;
• Breza - rýchlo horí, ľahko sa vznieti, aj keď je mokrý, vytvára rovnomerný a stabilný oheň;
• buk - vysokokalorické palivo, málo popola;
• dub - vysoká výhrevnosť, počas horenia vydáva príjemnú vôňu, suší veľmi dlho;
• topoľ - nízke spaľovacie teplo;
• ovocné stromy - horieť pomaly a rovnomerne;
• ihličnany - voňavý dym, môže strieľať decht, vytvárať veľa sadzí.

Znalosť základov zaobchádzania s drevom ako palivom vám umožní pohodlné spaľovanie s menším počtom palivového dreva.

Je len dôležité nezabudnúť na hlavnú vec: nekontrolovaný otvorený plameň môže byť pre živé bytosti veľmi nebezpečný. Okrem popálenín od plameňov a uhlíkov môže oheň spôsobiť neporovnateľne väčšiu katastrofu, keď zhorí v plameňoch.

Teplota spaľovania a prenos tepla

Medzi teplotou horiaceho dreva v peci a prenosom tepla existuje priamy vzťah - čím je plameň teplejší, tým viac tepla do miestnosti vydáva. Množstvo generovaného tepla je ovplyvnené rôznymi charakteristikami stromu. Vypočítané hodnoty možno nájsť v referenčnej literatúre.

Je potrebné poznamenať, že všetky štandardné ukazovatele boli vypočítané za ideálnych podmienok:

• drevo je dobre vysušené;
• pec je zatvorená;
• kyslík sa dodáva v presne odmeraných častiach, aby sa udržal proces spaľovania.

Prirodzene je nemožné vytvoriť také podmienky v domácom sporáku, takže sa uvoľní menej tepla, ako ukazujú výpočty. Preto budú normy užitočné iba na stanovenie celkovej dynamiky a porovnanie charakteristík.

Meranie teploty spaľovania dreva v krbe je možné vykonať iba pyrometrom - nie sú na to vhodné žiadne ďalšie meracie prístroje.

Ak takéto zariadenie nemáte, môžete vizuálne určiť približné indikátory na základe farby plameňa. Napríklad nízkoteplotný plameň má tmavočervenú farbu. Žlté svetlo označuje príliš vysokú teplotu získanú zvýšením ťahu, ale v takom prípade sa komínom okamžite odparí viac tepla. Pre kachle alebo krb je najvhodnejšia teplota horenia, pri ktorej bude farba plameňa žltá, ako napríklad pri suchom brezovom dreve.

Moderné kachle a kotly na tuhé palivá, ako aj krby uzavretého typu sú vybavené systémom riadenia prívodu vzduchu na nastavenie prenosu tepla a intenzity spaľovania.

Teplota spaľovania dreva určuje rýchlosť prenosu tepla z paliva - čím je vyššia, tým viac tepelnej energie sa pri spaľovaní palivového dreva uvoľňuje. V tomto prípade závisí špecifická výhrevnosť paliva od charakteristík dreva.

Ukazovatele prenosu tepla v tabuľke sú uvedené pre palivové drevo spálené za ideálnych podmienok:

• minimálny obsah vlhkosti v palive;
• spaľovanie prebieha v uzavretom objeme;
• dávkuje sa prívod kyslíka - dodáva sa množstvo potrebné na úplné spaľovanie.

Je rozumné zamerať sa na tabuľkové hodnoty výhrevnosti iba na vzájomné porovnanie rôznych druhov palivového dreva - v skutočných podmienkach bude prestup tepla paliva znateľne nižší.

Čo je to spaľovanie

Spaľovanie je izotermický jav - to znamená reakcia s uvoľňovaním tepla.

1. Zahrievanie. Kus dreva musí byť zahrievaný externým zdrojom ohňa na teplotu vznietenia. Pri zahriatí na 120 - 150 stupňov sa drevo začne zuhoľnatieť a vytvára sa uhlie schopné samovznietenia. Pri zahriatí na 250 - 350 stupňov sa spustí proces tepelného rozkladu na plynné zložky (pyrolýza).

2. Spaľovanie pyrolýznych plynov. Ďalšie zahrievanie vedie k zvýšenému tepelnému rozkladu a koncentrované plyny pyrolýzy vzplanú. Po vypuknutí začne zapaľovanie postupne pokrývať celú vykurovaciu zónu. Tak vznikne stabilný svetlo žltý plameň.

3. Zapaľovanie. Ďalším zahrievaním sa drevo zapáli. Teplota vznietenia v prírodných podmienkach sa pohybuje od 450 do 620 stupňov. Drevo sa vznieti pod vplyvom vonkajšieho zdroja tepelnej energie, ktorý zaisťuje ohrev potrebný na prudké zrýchlenie termochemickej reakcie.

Horľavosť drevného paliva závisí od mnohých faktorov:

• objemová hmotnosť, tvar a prierez dreveného prvku;
• stupeň vlhkosti v dreve;
• ťažná sila;
• umiestnenie predmetu, ktorý sa má zapáliť, vzhľadom na prúdenie vzduchu (vertikálne alebo horizontálne);
• hustota dreva (pórovité materiály sa ľahšie a rýchlejšie vznietia ako husté, ľahšie je napríklad zapáliť jelšové drevo ako dub).

Na zapálenie je potrebná dobrá, ale nie nadmerná trakcia - je potrebný dostatočný prísun kyslíka a minimálny rozptyl tepelnej energie spaľovania - je potrebný na zahriatie priľahlých častí dreva.

4. Spaľovanie.Za podmienok blízkych optimálnym počiatočný únik plynov z pyrolýzy nezmizne, zo zapálenia sa proces zmení na stabilné spaľovanie s postupným pokrytím celého objemu paliva. Spaľovanie je rozdelené do dvoch fáz - tlejúce a horiace.

Tienenie zahŕňa spaľovanie uhlia, pevného produktu pyrolýzneho procesu. Uvoľňovanie horľavých plynov je pomalé a kvôli nedostatočnej koncentrácii sa nezapália. Plynné látky po ochladení kondenzujú a vytvárajú charakteristický biely dym. V procese tlejenia preniká vzduch hlboko do dreva, vďaka čomu sa oblasť pokrytia rozširuje. Spaľovanie plameňa je zabezpečené spaľovaním pyrolýznych plynov, zatiaľ čo horúce plyny sa pohybujú smerom von.

Spaľovanie sa udržiava, pokiaľ existujú podmienky na oheň - prítomnosť nespáleného paliva, prívod kyslíka, udržiavanie požadovanej úrovne teploty.

5. Útlm. Ak nie je splnená jedna z podmienok, spaľovací proces sa zastaví a plameň zhasne.

Ak chcete zistiť, aká je teplota horenia dreva, použite špeciálne zariadenie nazývané pyrometer. Iné typy teplomerov nie sú na tento účel vhodné.

Existujú odporúčania na stanovenie teploty spaľovania drevného paliva podľa farby plameňa. Tmavočervené plamene naznačujú nízkoteplotné horenie, biele plamene vysoké teploty v dôsledku zvýšeného ťahu, pri ktorom väčšina tepelnej energie smeruje do komína. Optimálna farba plameňa je žltá, takto horí suchá breza.

V kotloch a kachliach na tuhé palivá, ako aj v uzavretých kozuboch je možné upraviť prúdenie vzduchu do kúreniska nastavením intenzity spaľovacieho procesu a prenosu tepla.

Výhrevnosť udáva, koľko tepelnej energie sa uvoľní pri spaľovaní palivového dreva. Ale tuhé palivo má ešte jednu charakteristiku, ktorej znalosti môžu byť v praxi užitočné - tepelný výkon. Toto je maximálna úroveň teploty, ktorú je možné dosiahnuť pri spaľovaní dreva, a závisí od vlastností dreva.

Drevo s nízkou hustotou horí ľahkým veľkým plameňom a súčasne emituje pomerne malé množstvo tepla; palivové drevo s hustou drevnou hmotou sa vyznačuje zvýšenou produkciou tepla pri nízkom plameni.

Úplné a neúplné spaľovanie: čo sa uvoľňuje pri horení dreva

Môže horieť nielen drevo, ale aj jeho výrobky (drevotrieskové dosky, drevovláknité dosky, MDF), ale aj kovy. Teplota spaľovania je však pre všetky výrobky iná. Napríklad: teplota horenia ocele je 2 000 stupňov, hliníkovej fólie - 350 a drevo sa začne vznietiť už pri 120 - 150.

Pri spaľovaní dreva sa nakoniec vytvorí dym, kde pevnou látkou sú sadze. Celkové zloženie produktov spaľovania závisí úplne od zložiek stromu. Drevo sa skladá hlavne z najdôležitejších zložiek: vodík, dusík, kyslík a uhlík.

Ak sa spáli 1 kg dreva, potom sa produkty spaľovania v plynnom stave uvoľnia niekde medzi 7,5 a 8,0 metrov kubických. V budúcnosti už nie sú schopné horieť, s výnimkou oxidu uhoľnatého.

Produkty spaľovania dreva:

• Dusík;
• Oxid uhoľnatý;
• Oxid uhličitý;
• Vodná para;
• Oxid siričitý.

Pálenie charakteru môže byť úplné alebo neúplné. Ale obidva sa vyskytujú pri tvorbe dymu. V prípade nedokonalého horenia môžu niektoré produkty spaľovania ešte horieť neskôr (sadze, oxid uhoľnatý, uhľovodíky). Ale ak došlo k úplnému spaľovaniu, potom produkty, ktoré sa vytvorili v budúcnosti, nie sú schopné horenia (plyny síry a oxidu uhličitého, vodné pary).

Nebezpečenstvo požiaru dreva je určené zákonmi jeho tepelného rozkladu pod vplyvom vonkajších tepelných tokov, ktoré začínajú pri teplote 110˚С.Ďalšie kúrenie je sprevádzané odstraňovaním voľnej a viazanej vlhkosti z dreva. Tento proces končí pri teplote 180 ° C, potom začne rozklad najmenej tepelne odolných zložiek uvoľňovaním CO 2 a H20. Pri teplote ~ 250 ° C dochádza k pyrolýze dreva s uvoľňovaním plynné produkty: CO, CH 2, H 2, CO 2, H 2 O. Vyvinutá zmes plynov je horľavá a môže sa vznietiť zo zdroja vznietenia. Pri vyšších teplotách sa urýchľuje tepelný rozklad dreva. Väčšina horľavých plynov, ktoré obsahujú až 25% vodíka a až 40% horľavých uhľovodíkov, sa uvoľňujú v teplotnom rozmedzí od 350 do 450 ° C.

Jedným z dôležitých faktorov určujúcich nebezpečenstvo požiaru dreva je jeho schopnosť vznietiť a šíriť horenie pri zahrievaní na vzduchu.

Spaľovanie dreva sa vyskytuje vo forme ohnivého horenia a tlejenia. V podmienkach požiaru sa hlavné množstvo tepla uvoľňuje počas obdobia horenia plameňom (až 60%) a ~ 40% - počas obdobia tlejenia.

Indikátory požiarneho nebezpečenstva pre niektoré druhy dreva sú uvedené v tabuľke 4.

Tabuľka 4 - Ukazovatele nebezpečenstva požiaru rôznych druhov dreva

Teplotné ukazovatele požiarneho nebezpečenstva dreva - teplota vznietenia a samovznietenia - sú dané zákonmi jeho tepelného rozkladu. Hodnoty týchto ukazovateľov pre rôzne druhy dreva, ako je zrejmé z tabuľky 2, sú v dosť úzkom teplotnom rozmedzí.

Suché drevo všetkých druhov je vysoko horľavý (B3), vysoko horľavý materiál (G4) s vysokou schopnosťou vytvárať dym (D3). Pokiaľ ide o toxicitu produktov spaľovania, drevo patrí do skupiny veľmi nebezpečných materiálov (T3). Lineárna rýchlosť šírenia plameňa po povrchu je 1 - 10 mm / s. Táto rýchlosť významne závisí od mnohých faktorov: dreviny, jej obsah vlhkosti, veľkosť padajúceho tepelného toku, orientácia horiacej plochy. Rýchlosť tlejenia tiež nie je konštantná hodnota - pre rôzne druhy dreva sa pohybuje od 0,6 do 1,0 mm / min.

V stavebníctve sa široko používajú dokončovacie materiály na báze dreva: drevotrieskové dosky, drevovláknité dosky, drevené panely, lišty, preglejka. Všetky tieto materiály sú horľavé. Upravené panely, lišty, preglejka. Všetky tieto materiály sú horľavé. Úpravou dreva polymérmi sa spravidla zvyšuje nebezpečenstvo požiaru.

V tabuľke 5 sú uvedené charakteristiky horľavosti niektorých stavebných materiálov na báze dreva.

Tabuľka 5 - Horľavosť drevných materiálov

Plameň sa rozšíril po povrchu dreva

Experimentálne štúdie šírenia plameňa po povrchu drevených materiálov pomocou rôznych skúšobných metód preukázali, že nielen podmienky vystavenia vonkajšiemu teplu, ale aj druh dreva ovplyvňujú charakteristiky šírenia plameňa.

Vplyv drevín možno do istej miery vysledovať pri zohľadnení hodnôt takzvaného indexu šírenia plameňa (FLI).

IRP podľa GOST 12.1.044-89 je komplexný ukazovateľ, pretože pri jeho výpočte využíva okrem rýchlosti šírenia plameňa v jednotlivých úsekoch povrchu vzorky a obmedzenej vzdialenosti šírenia aj údaje o maximálnej teplote výfukových plynov spaliny a čas ich dosiahnutia. Materiály s IRP≤20 sa označujú ako pomaly sa šíriaci plameň, s IRP˃20 - rýchlo sa šíriaci plameň. Všetky druhy dreva patria do druhej skupiny materiálov. Ich index presahuje 55.

Tabuľka 4 ukazuje hodnoty IRI pre vzorky neošetreného dreva s hrúbkou 19 - 25 mm.

Aj keď väčšina druhov dreva patrí do 3. najnebezpečnejšej triedy z hľadiska schopnosti šíriť počas požiaru plameň na stropných konštrukciách, niektoré druhy ihličnanov, ako vyplýva z tabuľky 6, majú nižšie hodnoty IRI a patria do 2. triedy.

Tabuľka 6 - Hodnota a trieda IRP podľa schopnosti šíriť plameň

Zvýšenie tepelného toku na povrch dreva spôsobuje významné zvýšenie rýchlosti šírenia plameňa. Ukončenie procesu je možné, ak sa tepelný tok z vlastného plameňa stane pre daný materiál menej ako kritický.

Skúšky dokončovacích stavebných materiálov na báze dreva za podmienok simulujúcich vznik skutočného ohňa preukázali pomerne vysoké rýchlosti šírenia plameňa pozdĺž nich (tabuľka 7).

Tabuľka 7 - Rýchlosť šírenia plameňa po obkladoch na báze dreva

Schopnosť a toxicita produktov spaľovania dreva vytvárať dym

Uvoľňovanie toxických výparov je dominantným nebezpečenstvom požiaru. Prejavuje sa to toxickým a dráždivým účinkom splodín horenia, ako aj zhoršením viditeľnosti v zadymenom prostredí. Znížená viditeľnosť sťažuje evakuáciu osôb z nebezpečného priestoru, čo zase zvyšuje riziko otravy splodinami horenia. Situáciu pri požiari ďalej komplikuje skutočnosť, že spaliny sa rýchlo šíria v priestore a prenikajú do miestností ďaleko od zdroja požiaru. Koncentrácia emitovaného dymu a jeho podstata závisia od štrukturálnych vlastností a chemického zloženia horľavého materiálu, podmienok spaľovania.

V spalinách vznikajúcich pri spaľovaní dreva sa našlo viac ako 200 zlúčenín - produktov neúplného spaľovania. Maximálna hodnota optickej hustoty pri spaľovaní každého z druhov dreva komplexne závisí od hustoty vonkajšieho tepelného toku. Koeficient produkcie dymu počas rozkladu a tlejúceho horenia rôznych druhov dreva závisí od hustoty vonkajšieho tepelného toku (obrázok 14).

1 - smrek; 2 - borovica blízko Moskvy; 3 - borovica thongkaribe; 4 - ilim karagach; 5 - akácia keolai; 6 - gaštan; 7 - akácia; 8- eukalyptus bacdan.

Obrázok 14 - Charakteristiky tvorby dymu.

Podobný extrémny charakter kriviek pre závislosť indexu toxicity produktov spaľovania dreva na hustote vonkajšieho tepelného toku (obrázok 15). V režime tlejúceho spaľovania smrekového dreva je výťažok CO 70 - 240 krát vyšší ako výťažok CO počas horenia plameňom.

V režime tlejenia v teplotnom rozmedzí 450 - 550 ° C sa všetky druhy dreva prejavujú ako vysoko nebezpečné z hľadiska toxicity splodín horenia a patria do skupiny T3. So zvýšením intenzity tepelného pôsobenia až na 60-65 kW / m2 (čo zodpovedá teplote 700-750) С), podľa toxicity produktov spaľovania, drevo rôznych druhov prechádza do skupiny mierne nebezpečné materiály T2.

1- lipa; 2 - breza; 3 - ilim karagach; 4 - dub; 5 - osika; 6 - borovica; 7 - smrek.

Obrázok 15 - Toxicita produktov spaľovania z teploty vystaveného teplu.

Pri horení dreva vzniká pomerne intenzívny dym. Najväčšie množstvo dymu sa emituje pri spaľovaní drevených materiálov v režime tlejenia (tabuľka 8).

Tabuľka 8 - Schopnosť drevných materiálov vytvárať dym pri testovaní v režime tlejenia

4 Protipožiarne opatrenia pri výstavbe drevených budov

Teplota spaľovania dreva už bola v našej publikácii o „“ krátko spomenutá a dnes sa tejto problematike venujeme hlbšie.

Všetci sme zvyknutí veriť, že samotné palivo spaľuje. A hoci bez neho nie je možné spaľovanie, plyn uvoľňovaný palivom počas spaľovania sa skutočne zapáli.Je pravda, že aby drevo začalo emitovať dostatočné množstvo tohto plynu na zapálenie, potrebuje vysokú teplotu. A táto teplota je odlišná pre rôzne druhy dreva a pre rôzne podmienky. Štruktúra, hustota, vlhkosť a ďalšie vlastnosti ovplyvňujú rýchlosť a množstvo uvoľneného plynu, pretože niektoré druhy dreva rýchlo vzplanú, poskytujú veľa tepla a svetla, zatiaľ čo iné sa veľmi ťažko vznietia a emitujú oveľa menej tepla ako radi by sme. To je veľmi dôležité, najmä pri výbere materiálov na podpaľovanie. V nasledujúcej tabuľke sú uvedené teploty spaľovania niektorých bežných druhov dreva.

Pre spravodlivosť treba poznamenať, že stupne Celzia uvedené v tabuľke sú uvedené pre ideálne podmienky (uzavretý priestor, použité suché drevo a kontrolovaný prísun kyslíka v optimálnych množstvách pre spaľovanie), ktoré sa dosahujú iba v kotloch, ale nie v ohni. vyrobené uprostred pasienky. Ale napriek tomu, ako sprievodca, sú údaje v tabuľke celkom vhodné.

Čím vyššia je teplota spaľovania vami zvoleného druhu stromu, tým viac tepla musí absorbovať, než sa z neho začne vyvíjať horľavý plyn.

Na podpaľovanie je lepšie používať ako hlavné palivové drevo horniny s nízkou teplotou spaľovania a horniny s vysokou teplotou. V opačnom prípade môžete naraziť na dva typy problémov:

• Teplota horenia vybraného dreva je vyššia ako teplota, ktorú vytvára vaše. Z tohto dôvodu sa palivo jednoducho nezapáli alebo bude vyžadovať ďalšie spracovanie, prípravu a prípravu.
• Teplota horenia vybraného dreva je nízka a v dôsledku toho sa vytvára nedostatočné teplo. Z tohto dôvodu bude pravdepodobne potrebné zmeniť druh, keď budete spaľovať palivo alebo viac dreva.

Z údajov v tabuľke môžeme usúdiť, že teplota spaľovania topoľa z neho robí dobrý podpaľovač, pretože začne aktívne horieť už pri 468 stupňoch Celzia, zatiaľ čo napríklad borovica sa bude musieť zahriať na 624 stupňov. Ak po ruke nie je nič okrem dubu, potom ho musíte zapáliť, aby ste zvýšili teplotu horenia na 840 - 900 stupňov, a potom až potom pridajte dubové guľatiny. Nízka teplota spaľovania robí z topoľa dobrý podpaľ, ale je lepšie ho nepoužívať ako hlavné palivo kvôli jeho nízkemu tepelnému výkonu uvedenému v druhom stĺpci tabuľky. Pre túto úlohu sú oveľa vhodnejšie borovica, breza alebo rovnaký dub. Tieto horniny produkujú viac plynu, a teda viac svetla a tepla.

Nevidím veľmi zmysel v zapamätávaní si hodnôt všetkých stĺpcov tabuľky. je oveľa jednoduchšie použiť ho ako sprievodcu pri vytváraní vlastných máp druhov drevín, berúc do úvahy vlastnosti flóry vášho regiónu. Jednoduchá sekvencia ako „najskôr spálime horninu X, potom prepneme na horninu Y“ v troch alebo štyroch krokoch je oveľa ľahšie zapamätateľná a použiteľná v teréne. Ak nemáte v odbore na výber a máte po ruke iba jeden druh dreva, budete s ním musieť pracovať, ale ak stále existuje výber, je lepšie ho robiť vedome a premyslene. A hoci je teplota horenia uvedená v tabuľke charakteristická iba pre ideálne podmienky, keď už o nich hovoríme, stojí za zmienku aj dva faktory, ktoré priamo ovplyvňujú teplotu horenia: vlhkosť a kontaktná plocha.

Faktory ovplyvňujúce teplotu horenia

Teplota horenia dreva v peci závisí nielen od druhu dreva. Podstatnými faktormi sú tiež obsah vlhkosti v dreve a ťažná sila, ktorá je daná konštrukciou vykurovacej jednotky.

Vplyv vlhkosti

V čerstvo narezanom dreve dosahuje obsah vlhkosti v priemere od 45 do 65% - asi 55%.Teplota spaľovania tohto palivového dreva sa nezvýši na maximálne hodnoty, pretože tepelná energia pôjde na odparovanie vlhkosti. V súlade s tým sa zníži prestup tepla z paliva.

Aby sa počas spaľovania dreva uvoľnilo potrebné množstvo tepla, používajú sa tri spôsoby:

• takmer dvakrát toľko čerstvo narezaného palivového dreva sa používa na vykurovanie miestností a varenie (to sa premieta do zvýšenia nákladov na palivo a potreby častej údržby komína a plynových potrubí, v ktorých sa usadzuje veľké množstvo sadzí);
• čerstvo narezané palivové drevo je vopred vysušené (guľatina je rezaná, štiepaná na guľatinu, ktorá je naskladaná pod prístreškom - prirodzené sušenie do 20% vlhkosti trvá 1-1,5 roka);
• nakupuje sa suché palivové drevo (finančné náklady sa kompenzujú vysokým prenosom tepla z paliva).

Výhrevnosť čerstvo narezaného brezového palivového dreva je dosť vysoká. Na použitie je vhodné aj palivo z čerstvo narezaného popola, hrabu a iných tvrdých drevín.

Obmedzením prívodu kyslíka do pece znižujeme teplotu spaľovania dreva a znižujeme prestup tepla z paliva. Trvanie spaľovania palivovej vložky sa dá predĺžiť zatvorením klapky kotlovej jednotky alebo kachlí, ale úspora paliva sa v dôsledku neoptimálnych podmienok zmení na nízku účinnosť spaľovania.

С 2Н2 2О2 = СО2 2Н2О Q (teplo)

Uhlík a vodík sa spaľujú, keď sa dodáva kyslík (ľavá strana rovnice), čo vedie k teplu, vode a oxidu uhličitému (pravá strana rovnice).

Aby suché drevo mohlo horieť pri maximálnej teplote, musí objem vzduchu, ktorý vstupuje do spaľovacej komory, dosiahnuť 130% objemu potrebného na spaľovací proces. Pri uzavretí prúdenia vzduchu tlmičmi sa vytvára veľké množstvo oxidu uhoľnatého a jeho príčinou je nedostatok kyslíka. Oxid uhoľnatý (nespálený uhlík) ide do komína, zatiaľ čo teplota v spaľovacej komore klesá a prestup tepla z dreva klesá.

Ekonomickým prístupom pri použití kotla na tuhé palivá na drevo je inštalácia tepelného akumulátora, ktorý bude prebytočné teplo vznikajúce pri spaľovaní paliva ukladať v optimálnom režime s dobrou trakciou.

S kachľami na drevo takto nešetríte palivo, pretože priamo ohrievajú vzduch. Telo masívnej tehlovej pece je schopné akumulovať pomerne malú časť tepelnej energie, zatiaľ čo v kovových kachliach prebytočné teplo ide priamo do komína.

Ak otvoríte dúchadlo a zvýšite ťah v peci, zvýši sa intenzita spaľovania a prenos tepla paliva, ale zvýšia sa aj tepelné straty. Pri pomalom spaľovaní dreva sa zvyšuje množstvo oxidu uhoľnatého a klesá prestup tepla.

Ak sa do pece dostane nedostatočné množstvo kyslíka, zníži sa intenzita a teplota spaľovania dreva a zároveň sa zníži jeho prestup tepla. Niektorí uprednostňujú zakrytie dúchadla v kachliach, aby sa predĺžila doba horenia jednej záložky, ale vďaka tomu palivo spaľuje s nižšou účinnosťou.

Ak sa palivové drevo spaľuje v otvorenom krbe, potom kyslík voľne prúdi do kúreniska. V tomto prípade závisí ťah hlavne od charakteristík komína.

C 2H2 2O2 = CO2 2H2O Q (tepelná energia).

To znamená, že keď je k dispozícii kyslík, dochádza k spaľovaniu vodíka a uhlíka, čo má za následok tepelnú energiu, vodnú paru a oxid uhličitý.

Pre maximálnu teplotu spaľovania suchého paliva musí do pece vstupovať asi 130% kyslíka potrebného na spaľovanie.Keď sú prívodné klapky zatvorené, v dôsledku nedostatku kyslíka sa vytvára nadbytok oxidu uhoľnatého. Takýto nespálený uhlík uniká do komína, ale vo vnútri pece teplota spaľovania klesá a prenos tepla paliva klesá.

Moderné kotly na tuhé palivá sú veľmi často vybavené špeciálnymi akumulátormi tepla. Tieto zariadenia akumulujú nadmerné množstvo tepelnej energie generovanej počas spaľovania paliva, za predpokladu dobrej trakcie a vysokej účinnosti. Takto môžete ušetriť palivo.

V prípade kachlí na spaľovanie dreva nie je toľko príležitostí na záchranu palivového dreva, pretože okamžite uvoľňujú teplo do vzduchu. Samotné kachle sú schopné zadržať iba malé množstvo tepla, ale železné kachle toho nie sú vôbec schopné - z nich prebytočné teplo okamžite ide do komína.

Takže so zvýšením ťahu v peci je možné dosiahnuť zvýšenie intenzity spaľovania paliva a jeho prenosu tepla. V tomto prípade sa však tepelné straty výrazne zvyšujú. Ak zaistíte pomalé spaľovanie dreva v kachliach, potom bude ich prenos tepla menší a množstvo oxidu uhoľnatého bude väčšie.

Upozorňujeme, že účinnosť generátora tepla priamo ovplyvňuje účinnosť spaľovania dreva. Takže kotol na tuhé palivo sa môže pochváliť 80% účinnosťou a kachle - iba 40% - a to z hľadiska jeho konštrukcie a materiálu.

Teplota dosiahnutá v prvom stupni samovznietenia je výrazne vyššia ako rovnaký ukazovateľ pre bezplameňové obdobie horenia produktov rozkladu. V počiatočnom štádiu sa tenká vrstva uhlia vytvorí iba na povrchu dreva a najskôr nehorí, napriek tomu, že je v rozpálenom stave.

Faktom je, že v tomto štádiu sa takmer všetok kyslík spotrebuje na udržanie plameňa a má obmedzený prístup k ďalším produktom spaľovania. Uhlie sa začína rozkladať až od okamihu, keď je úplne ukončená etapa ohnivého horenia.

Teplota vznietenia dreveného materiálu, ktorý zaisťuje udržanie stabilného horenia, je pre väčšinu odrôd 250-300 stupňov.

Dobrým príkladom takéhoto usporiadania sú krokvy a strešný plášť. Vďaka tomu je ich vzájomné zahrievanie nevyhnutné pri súčasnom zvýšení ťahu vzduchu v pozdĺžnych smeroch.

Všetky uvedené skutočnosti nútia staviteľov prijať špeciálne opatrenia na ochranu drevených konštrukcií pred účinkami otvoreného ohňa.

Teplota ohňa v ohni palivového dreva

Pre dobrý plameň je potrebný vzduch, počas spaľovania nastáva chemická reakcia a organické látky, obsiahnuté v dreve sa premieňa na paru a oxid uhličitý a vydáva teplo.

Palivové drevo pripravené z rôznych druhov dreva horí inak. Niektoré horia rýchlo a jasne, iné zanechávajú veľa popola a horia únavne a dlho, iné dlho horia a ich uhlie dáva veľa tepla.

Najvyššiu teplotu dáva bukové a hrabové palivové drevo - až tisíc stupňov Celzia. Topol dáva najnižšiu teplotu, ani nie druhú. Jelša, osika, borovica, lipa, akácia, jedľa, breza, dub, smrekovec horia silnejšie ako topoľ.

Teplota spaľovania je ovplyvnená nielen druhmi dreva, ale aj dostupnosťou prístupu kyslíka, prevedením pece. Napríklad vo veľkých kamenných kachliach palivové drevo rýchlo horí, ale kachle vnímajú ich teplo a môžu ho dlhodobo pôsobiť na životné prostredie. Naopak, malá pec - kachľová pec neudrží teplo, okamžite ho odovzdá miestnosti.

Aký je proces spaľovania

Izotermická reakcia, pri ktorej sa uvoľňuje určité množstvo tepelnej energie, sa nazýva spaľovanie. Táto reakcia prechádza niekoľkými po sebe nasledujúcimi fázami.

V prvom stupni je drevo ohrievané vonkajším zdrojom ohňa až do bodu vznietenia. Pretože sa ohrieva na 120 - 150 ° C, drevo sa zmení na drevené uhlie, ktoré je schopné samovznietenia.Po dosiahnutí teploty 250 - 350 ° C sa začnú vyvíjať horľavé plyny - tento proces sa nazýva pyrolýza. Zároveň horná vrstva dreva tleje, čo sprevádza biely alebo hnedý dym - to sú zmiešané pyrolýzne plyny s vodnou parou.

V druhom stupni sa v dôsledku zahriatia pyrolýzne plyny zapália svetlo žltým plameňom. Postupne sa rozširuje na celú plochu dreva a pokračuje v ohrievaní dreva.

Pre ďalší stupeň je charakteristické vznietenie dreva. Spravidla sa musí zohriať na 450 - 620 ℃. Aby sa drevo mohlo vznietiť, je potrebný externý zdroj tepla, ktorý bude dostatočne intenzívny na to, aby drevo rýchlo zahrial a urýchlil reakciu.

Ďalej faktory ako:

• trakcia;
• obsah vlhkosti v dreve;
• rez a tvar palivového dreva, ako aj ich počet na jednej záložke;
• štruktúra dreva - voľné palivové drevo horí rýchlejšie ako husté drevo;
• umiestnenie stromu vzhľadom na prúdenie vzduchu - horizontálne alebo vertikálne.

Poďme si objasniť niektoré body. Pretože vlhké drevo pri horení najskôr odparí prebytočnú tekutinu, zapáli sa a zhorí oveľa horšie ako suché drevo. Dôležitý je tiež tvar - rebrované a zúbkované guľatiny sa ľahšie a rýchlejšie vznietia ako hladké a guľaté.

Tah v komíne musí byť dostatočný na to, aby zabezpečil tok kyslíka a rozptýlil tepelnú energiu vo vnútri kúreniska na všetky objekty v ňom, ale nevyhasil oheň.

Štvrtým stupňom termochemickej reakcie je stabilný proces spaľovania, ktorý po vypuknutí pyrolýznych plynov pokryje všetko palivo v peci. Spaľovanie prebieha v dvoch fázach - tleje a horí plameňom.

V procese tlejenia uhlie vzniklo v dôsledku pyrolýzneho popálenia, zatiaľ čo plyny sa uvoľňujú pomerne pomaly a kvôli nízkej koncentrácii sa nemôžu vznietiť. Kondenzačné plyny pri ochladzovaní vytvárajú biely dym. Keď drevo tleje, dovnútra postupne preniká čerstvý kyslík, čo vedie k ďalšiemu šíreniu reakcie na všetky ostatné palivá. Plameň vzniká spaľovaním pyrolýznych plynov, ktoré sa pohybujú kolmo k východu.

Pokiaľ sa vo vnútri pece udržuje požadovaná teplota, dodáva sa kyslík a je tu nespálené palivo, proces spaľovania pokračuje.

Ak tieto podmienky nie sú dodržané, potom termochemická reakcia prechádza do konečnej fázy - zoslabenia.

Proces zahrievania

Zahrievanie sa nazýva zahrievanie kúska dreveného povrchu zo samostatného zdroja tepla na teplotu dostatočnú na zapálenie. 120 - 150 ° C stačí na to, aby sa drevo začalo veľmi pomaly zuhoľnatieť.

Neskôr proces pokračuje objavením sa uhlia. Pri teplote 250 - 350 ° C sa drevo pod vplyvom vysokých stupňov začne aktívne rozkladať na súčasti.

Ďalej tlie, ale zatiaľ nie je žiadny plameň a začína sa objavovať biely alebo hnedý dym. Pri ďalšom zahrievaní sa zvyšuje percento pyrolýznych plynov a nastáva záblesk, po ktorom sa drevo vznieti.

Tepelný výkon dreva

Okrem výhrevnosti, to znamená množstva tepelnej energie uvoľnenej pri spaľovaní paliva, existuje aj koncepcia tepelného výkonu. Toto je maximálna teplota v kachliach na drevo, ktorú môže plameň dosiahnuť v čase intenzívneho spaľovania dreva. Tento ukazovateľ tiež úplne závisí od charakteristík dreva.

Najmä ak má drevo voľnú a pórovitú štruktúru, horí pri pomerne nízkych teplotách, vytvára jasný vysoký plameň a dáva málo tepla. Ale husté drevo, aj keď horí oveľa horšie, dokonca aj pri slabom a malom plameni, poskytuje vysokú teplotu a veľké množstvo tepelnej energie.

Teplota vznietenia rôznych hornín

Získanie úplného obrazu o tepelných parametroch dreva, je lepšie naučiť sa špecifické spaľovacie teplo každého druhu dreva a uvedomte si ich prenos tepla. Posledne menované je možné merať v najrôznejších množstvách, ale nie je potrebné spoliehať sa úplne na tabuľkové údaje, pretože v skutočnosti je nereálne dosiahnuť optimálne podmienky spaľovania. Tabuľka teplôt spaľovania dreva vám však pomôže nemýliť sa s výberom dreva podľa jeho vlastností.

Hodnoty uvedené v rôznych tabuľkách pre teploty horenia rôznych druhov drevín majú bezchybný charakter a majú predstavovať celkový obraz, ale praktická teplota v peci také hodnoty nikdy nedosiahne. To možno vysvetliť dvoma bežnými a jasnými faktormi:

• najvyššia teplota sa nedosiahne, pretože doma nebude možné úplne vysušiť palivové drevo;
• drevo sa používa so širokou škálou úrovní vlhkosti.

Vlhkosť a intenzita horenia

Ak bolo drevo nedávno vyrúbané, potom obsahuje od 45 do 65% vlhkosti, v závislosti od ročného obdobia a druhu. Pri takomto surovom palivovom dreve bude teplota spaľovania v krbe nízka, pretože na odparovanie vody sa vynakladá veľké množstvo energie. V dôsledku toho bude prenos tepla zo surového palivového dreva dosť nízky.

Existuje niekoľko spôsobov, ako dosiahnuť optimálnu teplotu v krbe a uvoľniť dostatočné množstvo tepelnej energie na zahriatie:

• Na vykurovanie domu alebo na varenie jedla vypaľujte naraz dvakrát viac paliva. Tento prístup je plný významných nákladov na materiál a zvýšenej akumulácie sadzí a kondenzátu na stenách komína a v priechodoch.
• Surové guľatiny sa pília, nasekajú sa na malé guľatiny a umiestnia sa pod vrchlík na sušenie. Spravidla palivové drevo stratí až 20% vlhkosti za 1-1,5 roka.
• Palivové drevo je možné zakúpiť už dobre vysušené. Aj keď sú o niečo drahšie, prenos tepla z nich je oveľa väčší.

Súčasne má surové brezové palivové drevo pomerne vysokú výhrevnosť. Okrem toho sú vhodné na použitie surové guľatiny z hrabu, popola a iných druhov dreva s hustým drevom.

Hlavné stupne spaľovania dreva

Spaľovanie drevného materiálu možno charakterizovať ako dve po sebe nasledujúce etapy. V prvom štádiu sa produkty rozkladu spaľujú v plynnej forme, čo je sprevádzané tvorbou jasného plameňa.

Druhou etapou tohto procesu je bezplameňové dodatočné spaľovanie uhlia vytvoreného v počiatočnej fáze.

Rozhodujúci vplyv na požiarnu odolnosť drevenej konštrukcie (napríklad súkromného domu) má prvá z týchto etáp, počas ktorých sa vytvárajú optimálne podmienky na udržanie šírenia horenia.

Napriek obmedzenému času je tento proces sprevádzaný uvoľňovaním významného množstva tepla.

Na chvíľu oba tieto procesy prebiehajú takmer súčasne, potom sa zastaví uvoľňovanie plynov a horí iba uhlie. Miera, pri ktorej horí prevažná časť drevného materiálu budovy, je súčasne určená nasledujúcimi faktormi:

• objemová hmotnosť celej konštrukcie;
• obsah vlhkosti pôvodného stavebného materiálu;
• teplota okolia;
• pomer voľných priestorov k objemu obsadenému drevom.

Drevený materiál, ktorý má hustejšiu štruktúru (napríklad dub), horí pomalšie ako rovnaká osika, čo sa vysvetľuje rozdielom ich tepelnej vodivosti.

Pri zapálení dreva s vysokým obsahom vlhkosti sa na odparovanie vlhkosti vynakladá určité množstvo tepla. Vďaka tomu sa na rozklad materiálu spotrebuje menej tepelnej energie. Prirodzene, suché drevo, berúc do úvahy všetky uvedené skutočnosti, horí oveľa rýchlejšie.

Konštruktívne ochranné opatrenia

Protipožiarne opatrenia vo vzťahu k väčšine drevených domov a iných budov sú vybavené vhodnými konštrukčnými riešeniami, ako aj z dôvodu ich ošetrenia špeciálnymi chemickými činidlami (retardéry horenia).

Ochrana tohto typu sa realizuje zväčšením hmotnosti jednotlivých prvkov s výnimkou zahrotených hrán a silne vyčnievajúcich častí („ostré hrany“) pomocou drevených prvkov bez dutín.

Používajú sa tiež tepelne odolné izolačné materiály, protipožiarna ochrana povrchov drevených konštrukcií špeciálnymi nátermi. Ochranné povlaky sa používajú vo forme polotovarov z azbestocementového (sadrokartónového) plechu a omietky s hrúbkou do 1,5 centimetra.

Okrem toho, aby sa znížil index horľavosti, návrh zámerne znižuje počet konštrukcií s rovnobežnými drevenými prvkami a dutinami medzi nimi.

Medzi ďalšie opatrenia na zabránenie šíreniu požiaru patrí dodržiavanie noriem na vytváranie požiarnych prestávok.

K tomu možno pridať členenie budov so špeciálnymi priečkami a zodpovedajúce usporiadanie stenových otvorov (okná a dvere) a protipožiarnych striech. Všetky tieto opatrenia umožňujú posilniť štruktúru, pokiaľ ide o jej schopnosť odolávať šíreniu ohňa.