Почему дрова стреляют и щелкают при горении
Нам всем знакомо ощущение уюта, исходящие от яркого пламени огня и потрескивания, которое издают дрова, горящие в нем. Самые внимательные знают, что дрова могут не только потрескивать, а еще и шипеть, щелкать и “стрелять”. Но немногие в курсе почему дрова “стреляют”, и что за процессы заставляют древесину издавать характерный звук.
Почему дрова трещат, а иногда даже “выстреливают”?
Чтобы понять от чего зависит «звучание» дров, нужно глубже окунуться в процесс горения. Вот несколько фактов о дровах:
- Разные дрова могут «играть» разными звуками, в зависимости от породы. Например, сухой бук горит беззвучно, а вот сосна – полная противоположность, ведь дрова из сосны из-за высокой смолистости могут не только “стрелять”, но и ярко искрить. Сосну не советуют использовать в открытых каминах, ведь ее «выстрелы» настолько сильны, что могут представлять опасность.
- Еще одна причина треска дров – это их влажность. Чтобы дрова хорошо горели, их нужно просушить. Идеальные дрова должны быть высушены до влажности 15-25%. Но даже в самых сухих поленьях остается небольшая часть жидкости, которая, испаряясь, трещит при взаимодействии с высокой температурой. Вот почему сырая древесина горит потрескивая. Характерные звуки происходят во время горения из-за пиролиза – процесса термического разложения сложной органики на составляющие элементы. После образования на чурке слоя угля, жидкость в древесине начинает закипать и испаряться. И чтобы освободиться наружу ей необходимо преодолеть слой древесного угля, и именно этот выход пара с разрывом древесных волокон мы слышим, как микровзрыв.
- В момент горения дров из костра выделяется настоящая таблица Менделеева. Из волокон дерева вырываются углекислоты, водород, метан и угарный газ. А небольшая часть массы древесины образует жидкость, в составе которой вода, уксусная кислота, спирт и другие соединения. Остальная масса представляет собой древесный уголь, состоящий на 70% из углерода, который все мы так любим использовать для жарки мяса на гриле и мангале. Уголь очень пористый, и тлеет за счет взаимодействия с кислородом, проникающим в его поры.
Любители “шумных” дров могут использовать такие химические особенности древесины для создания атмосферы в доме или на природе. Но есть и те, кто использует дрова для других нужд или те, кого пугают звуки выстреливающей древесины. Люди, работающие в сфере топлива, научились проводить процесс пиролиза — нагревать дерево без доступа воздуха или частично ограничивать его, чтобы использовать древесину для производственных нужд.
Какие звуки могут издавать дрова?
Все звуки, которые можно услышать во время горения древесины, условно разделяют на постоянные и те, которые происходят эпизодически.
- Постоянный шум или гул возникает из-за кипения пара в процессе пиролиза. Когда влага начинает испаряться вместе с разнообразными составляющими, мы слышим стабильный и длительный гул.
- К непрерывным звукам можно отнести негромкое потрескивание, причина которого разрыв волокон. Постоянное потрескивание — верный признак того, что дрова начали интенсивно гореть.
- Эпизодические шумы, такие как щелчки, происходят в результате отслаивания чешуйчатого обуглившегося слоя полена.
Интересно, что все причины шума исходящего от процесса горения еще не выяснили окончательно, ведь на это влияет целая совокупность факторов.
Какие дрова щелкают?
На щелканье влияет толщина полена, потому что вода внутри расширяется и разрывает не только верхний слой угля, но и волокна ближе к центру полена. Во время пожара можно увидеть, как устрашающе “стреляют” дрова больших объемов.
Также щелканье появляется, когда волокна разрываются в поперечном направлении и древесина переходит в стадию интенсивного горения.
Какие дрова не трещат?
Разобравшись в том, почему трещат сырые поленья, владельцы печей и ценители продуктов, приготовленных на открытом огне, могут искать безопасные дрова, которые не трещат и не “стреляют”.
Если вы ищите такие формы топлива, то присмотритесь к «тихому» буку или березе, ведь они дадут вам возможность насладиться тишиной. Назвать точное число “не стреляющих” видов древесины сложно, поскольку на это влияет множество факторов, поэтому перед покупкой дров обратитесь к нашим специалистам, и они помогут подобрать вам подходящий вариант. Мы уже больше 10 лет работаем с разными видами древесины и прекрасно знаем свойства каждой породы.
Дрова. Особенности горения дров разных пород древесины
Дрова — куски дерева, которые предназначены для сжигания в печах, каминах, топках или кострах для получения тепла, жара и света.
Каминные дрова в основном заготавливаются и поставляются в пиленном и колотом виде. Содержание влаги должно быть как можно меньшим. Длина поленьев в основном 25 и 33 см. Такие дрова продают в насыпных складометрах или фасуют, и продают по весу.
Для отопительных целей применяются различные дрова. Приоритетной характеристикой, по которой выбирают те или иные дрова для каминов и печей, является их теплотворная способность, длительность горения и комфорт при использовании (картина пламени, запах). Для отопительных целей желательно, чтобы тепловыделение происходило медленнее, но более продолжительное время. Для отопительных целей лучше всего подходят все дрова из лиственных пород.
Для топки печей и каминов используют преимущественно дрова таких пород, как дуб, ясень, берёза, лещина, тис, боярышник.
Особенности горения дров разных пород древесины:
— дрова из бука, березы, ясеня, лещины трудно растапливать, но они могут гореть сырыми, потому что имеют небольшую влажность, причем дрова из всех этих пород деревьев, кроме бука, легко раскалываются;
— ольха и осина сгорают без образования сажи, более того — они выжигают ее из дымохода;
— березовые дрова хороши для тепла, но при недостатке воздуха в топке, горят дымно и образуют деготь (березовую смолу), который оседает на стенках трубы;
— пни и корни дают замысловатый рисунок огня;
— ветки можжевельника, вишни и яблони дают приятный аромат;
— сосновые дрова горят жарче еловых из-за большего содержания смолы. При горении смоленых дров, резком повышении температуры с треском лопаются маленькие полости в древесине, в которых скапливается смола, и во все стороны разлетаются искры;
— лучшей теплоотдачей обладают дубовые дрова, единственный их недостаток — они плохо раскалываются, так же как и дрова из граба;
— дрова из груши и яблони легко раскалываются и хорошо горят, издавая приятный запах;
— дрова из пород средней твердости, как правило, легко колоть;
— долго тлеющие угли дают дрова из кедра;
— дрова из вишни и вяза при горении дымят;
— дрова из платана легко растапливаются, но тяжело колются;
— меньше подходят для топки дрова хвойных пород, потому что они способствуют образованию смолистых отложений в трубе и имеют низкую теплотворную способность. Сосновые и еловые дрова легко колоть и растапливать, но они дымят и искрят;
— к породам деревьев с мягкой древесиной относят также тополь, ольху, осину, липу. Дрова этих пород хорошо горят, дрова из тополя сильно искрят и очень быстро прогорают;
— бук — дрова этой породы считают классическими каминными дровами, так как у бука красивая картина пламени и хорошее развитие жара при почти полном отсутствии искр. Ко всему перечисленному следует добавить — буковые дрова имеют очень высокий показатель теплотворной способности. Запах горящих буковых дров тоже оценён высоко — поэтому и для копчения продуктов в основном применяются буковые дрова. Дрова из бука универсальны в применении. Исходя из перечисленного, стоимость буковых дров высокая.
Необходимо учитывать тот факт, что показатель теплотворной способности дров разных пород древесины сильно колеблется. В результате чего получаем колебания плотности древесины и колебания в пересчётных коэффициентах кубометр => складометр.
Ниже приведена таблица со средними значениями теплотворной способности на один складометр дров.
| Дрова (естественная сушка) | Теплотворная способность кВт.ч/кг | Теплотворная способность мега Джоуль/кг | Теплотворная способность Мвтч./ складометр |
Объёмная плотность в кг/дм³ |
Плотность кг/ складометр |
| Грабовые дрова | 4,2 | 15 | 2,1 | 0,72 | 495 |
| Буковые дрова | 4,2 | 15 | 2,0 | 0,69 | 480 |
| Ясеневые дрова | 4,2 | 15 | 2,0 | 0,69 | 480 |
| Дубовые дрова | 4,2 | 15 | 2,0 | 0,67 | 470 |
| Берёзовые дрова | 4,2 | 15 | 1,9 | 0,65 | 450 |
| Дрова из лиственницы | 4,3 | 15,5 | 1,8 | 0,59 | 420 |
| Сосновые дрова | 4,3 | 15,5 | 1,6 | 0,52 | 360 |
| Еловые дрова | 4,3 | 15,5 | 1,4 | 0,47 | 330 |
1 складометр сухой древесины лиственных деревьев заменяет около 200 до 210 литров жидкого топлива или 200 до 210 м³ природного газа.
Советы по выбору древесины для костра.
Костра не будет без дров. Как я уже говорил, что бы костер горел долго, для этого нужно готовиться. Готовить дрова. Чем больше, тем лучше. Переусердствовать не нужно, но небольшой запас на всякий случай иметь нужно. Проведя две, три ночи в лесу, вы наверняка сможете уже более точно определить необходимый запас дров на ночь. Конечно, можно математически вычислить, какой объем дров необходим для поддержания огня на определенное количество часов. Перевести сучки той или иной толщины в кубические метры. Но на практике такой расчет будет работать не всегда. Очень много факторов, которые не возможно просчитать, а если попытаться, то разброс будет достаточно велик. Только личная практика, дает более точные результаты.
Сильный ветер увеличивает скорость горения в 2-3 раза. Влажная, тихая погода, наоборот, замедляет горение. Костер может гореть и и во время дождя, только для этого необходимо его постоянно поддерживать. Во время дождя не надо класть в костер толстые поленья, они дольше разгораются и дождь может их просто затушить. Не забывайте, более тонкие ветки разгораются быстро, но и быстро прогорают. Их нужно использовать для разжигания более толстых веток.
Прежде чем рассказать о некоторых породных свойствах древесины во время горения, хочу еще раз напомнить, что если вас не заставляет нужда ночевать в непосредственной близости у костра, старайтесь жечь костер не ближе 1-1,5 метров от края вашей лежанки.
Чаще всего нам встречаются следующие породы деревьев: ель, сосна, пихта, лиственница, береза, осина, ольха, дуб, черемуха, ива. Итак, по порядку.
Ель, как все смолистые породы деревьев горит жарко, быстро. Если древесина сухая, огонь распространяется по поверхности достаточно быстро. Если у вас нет возможности каким-нибудь образом разделить ствол небольшого дерева на относительно не большие равные части, и вы используете для костра все дерево целиком, будте очень осторожны. Огонь, по дереву может перейти за границу кострища и наделать много неприятностей. В таком случае, очистите достаточно места под кострище, чтобы огонь не смог распространиться дальше. Ель имеет свойство «стрелять». Во время горения, смола, которая находится в древесине, под воздействием высоких температур начинает кипеть, и не находя выхода, взрывается. Кусочек горящего дерева, который находится наверху, летит прочь от костра. Наверное многие, кто жег костер, замечали такое явление. Чтобы уберечься от таких сюрпризов, достаточно класть поленья торцом к вам. Угли обычно летят перпендикулярно стволу.
Сосна. Горит жарче и быстрее ели. Легко ломается, если дерево толщиной не более 5-10 см в диаметре. «Стреляет». Тонкие сухие ветки хорошо подходят как дрова второго и третьего плана для разжигания костра.
Пихта. Главной отличительной особенностью является, то, что она практически не «стреляет». Стволы сухостоя диаметром 20-30 см очень хорошо подходят для «нодьи», костра на всю ночь. Горит жарко, равномерно. Скорость горения между елью и сосной.
Лиственница. Это дерево, в отличии от других деревьев смолистых пород, на зиму сбрасывает хвою. Древесина более плотная и крепкая. Горит долго, дольше ели, равномерно. Дает много жару. Если вы нашли на берегу реки кусок сухой лиственницы, есть вероятность того, что прежде чем этот кусок попал на берег, он пролежал в воде какоето время. Такое дерево будет гореть гораздо дольше обычного, из леса. Дерево, находясь в воде, без доступа кислорода, становится плотнее и крепче. Конечно все зависит от срока нахождения в воде. Пролежав там несколько десятков лет, оно превратиться в труху.
Свойства древесины для топки
Пригодную для топки древесину разделяют на следующие основные категории:
Хвойные породы древесины
Большое значение при выборе топлива для камина или печи играет влажность древесины. Именно от влажности в большей мере зависит теплотворная способность дров. Принято считать, что наилучшим образом для топки пригодны дрова с содержанием влаги не более 25%. Показатели теплотворной способности (количество теплоты, выделившееся при полном сгорании 1 кг дров в зависимости от влажности) указаны в нижеприведенной таблице:
| Влажность дров, % | Теплотворность, ккал | Примечание |
| 0 | 4400 | искусственно высушенные |
| 10 | 3887 | |
| 15 | 3634 | подсушенные в помещении |
| 20 | 3381 | годовалые под навесом |
| 25 | 3128 | |
| 30 | 2875 | |
| 40 | 2622 | |
| 45 | 2116 | |
| 50 | 1863 | свежесрубленные |
Дрова для топки необходимо тщательно и заранее приготавливать. Хорошие дрова должны сохнуть не меньше года. Минимальное время сушки зависит от месяца укладки поленницы (в днях):
| Январь | Февраль | Март | Апрель | Май |
Июнь |
| 220 | 190 | 140 | 120 | 100 | 80 |
| Июль | Август | Сентябрь | Октябрь | Ноябрь | Декабрь |
| 310 | 300 | 280 | 270 | 250 | 240 |
Еще одним важным показателем, который характеризует качество дров для топки камина или печи, является плотность или твердость древесины. Наибольшей теплоотдачей обладает древесина твердых лиственных пород, наименьшей — древесина мягких пород. Показатели плотности древесины при влажности 12% указаны в нижеприведенной таблице:
| Порода |
Плотность, г/куб.см |
| Легкая | |
| Пихта сибирская | 0,39 |
| Ель | 0,45 |
| Ива | 0,46 |
| Осина | 0,51 |
| Сосна | 0,52 |
| Липа | 0,53 |
| Ольха | 0,55 |
| Средняя плотность | |
| Клен | 0,60 |
| Береза | 0,65 |
| Вишня | 0,66 |
| Лиственница | 0,66 |
| Бук | 0,68 |
| Дуб | 0,69 |
Удельная теплотворная способность древесины различных пород:
| Порода | Массовая теплотворная способность, ккал | Плотность абсолютно сухой древесины, г/см3 | Питома теплотворна здатність, ккал |
| Дуб | 4857 | 0,64 | 3108 |
| Береза | 4919 | 0,57 | 2804 |
| Сосна | 5064 | 0,42 | 2127 |
| Ольха | 4878 | 0,43 | 2097 |
| Ель | 4857 | 0,38 | 1846 |
| Осина | 4779 | 0,37 | 1768 |
Дрова для костра: лучшие, годные и непригодные
Автор: Dr. Riboedoff
Рубрика: Бивак 04.04.2016
37169
Дрова для костра в походе или на рыбалке можно использовать самые разные — начиная от сухих веток и заканчивая бурьяном или экзотическим кизяком. Но, как показала практика — не вся древесина одинаково горит, и не каждое природное топливо одновременно годится для готовки и обогрева. А некоторые виды дров и вовсе не стоит использовать в бивачных целях, потому как туристу они могут доставить существенные неудобства.
В сей статье я намерен подробно рассказать о том, насколько хороши или непригодны для костра те или иные дрова, как часто они встречаются в походных условиях, и насколько сложно или наоборот — просто разжигать и колоть разные виды древесины. Также я постараюсь упомянуть точные жаровые характеристики каждого вида природного топлива.
Дуб
Стоит на первом месте в перечне деревьев, которые можно использовать для костра. Дуб долго горит и имеет самую высокую теплоотдачу. Однако, рубить его — дело довольно трудоёмкое, как и разжигать, кстати. Поэтому, если вам попалась дубовая сухара — доставайте бензопилу, ибо с топором или обычной пилой придётся основательно повозиться и попотеть.
Растёт он не везде, в основном — в европейской части страны. Чаще всего — в виде примеси в смешанных лесах. Но местами образует плотные скопления — дубравы.
Далее в тексте я намерен использовать теплотворную способность дубовых дров в качестве эталона измерения костровой мощности, и с лёгкой руки назову сие «дубовым эквивалентом», а обозначать буду как « дэ ».
- Костровая мощность: 1 дэ .
- Теплотворная способность [1] Здесь и далее — для древесины с влажностью 12%, что вполне соответствует не очень старому сухостою.
| ↑ 1 | Здесь и далее — для древесины с влажностью 12%, что вполне соответствует не очень старому сухостою. |
|---|
Какая температура горения дров в печи?
Дрова, по-прежнему, используются в качестве топлива для печей и каминов, приготовления пищи на открытом огне. Любой пользователь заинтересован в том, чтобы топливом, приобретённым им, обеспечивалась максимальная температура горения дров. Возможность направления максимального объёма теплоэнергии, получаемой в процессе сжигания древесины, на обогрев здания, с минимизацией вероятных потерь, это конечная цель каждого владельца автономной системы отопления. Жаропроизводительность поленьев, используемых в качестве топлива, прямо зависит от таких факторов, как:
- породы древесины;
- объёма воздушной смеси, поступающей в топливник, и её температуры;
- фактической влажности дров на момент закладки в топку;
- калорийности (этим термином обозначается объём теплоэнергии, получаемой в процессе сгорания единицы топлива).
Их совокупность оказывает непосредственное влияние на эффективность горения. Сухие дрова горят дольше и лучше влажных. Недостаток кислорода, поступающего к очагу горения дров в печи, переводит его в режим тления, что значительно уменьшает количество отдаваемого тепла. Зная это, можно заблаговременно приобретать то, что нужно именно вам.
Тепловые параметры древесины
Основными факторами, влияющими на температуру, при которой сгорают дрова, их теплотворную способность и характеристики открытого огня (при использовании древесины в качестве твёрдого топлива) являются состав и количество смол, содержащихся в породе, структуре и плотности материала. Пример. Пористая древесина тополя ярко горит, но температура не превышает 500°С. Более плотные лиственные породы (ясень, бук), в процессе горения создают температуру, превышающую 1000°С. Это значение для берёзы колеблется в районе 800°С, для лиственницы и дуба, около 900°С. Средняя температура горения дров из древесины хвойных пород составляет 630°С.
Как правильно выбрать дрова нужного качества
Оптимальным соотношением цены и теплоэффективности обладают берёзовые дрова. Использовать иные породы, пусть и с большими показателями температуры, экономически нецелесообразно, в силу их высокой стоимости. Хвойная древесина с умеренным тепловыделением подходит для костра. А вот применять их в печах, твёрдотопливных котлах или каминах нежелательно. Выделяемого ими тепла для эффективного обогрева помещения не хватит, а вот забить отопительный прибор и дымоход сажей они смогут гарантированно. К низкокачественному топливу относятся также поленья из пористой древесины (ольха, ива, осина, тополь, липа). Они отличаются крайне низким тепловыделением. Упомянутая древесина «стреляет» при горении угольками. При топке открытого камина это может привести к возгоранию. Выбирая дрова, обращайте внимание на их влажность. Сырые горят значительно хуже, дымят и оставляют, после завершения топки, очень много золы.
Теплоотдача и температура горения
Чем выше первый показатель, тем больше тепла выделится при сгорании таких дров. Поэтому удельная теплотворная способность (Дж/кг) прямо зависит от сорта древесины. Идеальными условиями для сжигания считаются:
- горение организовано в закрытом объёме (топка отопительного прибора);
- дрова максимально сухие;
- организована дозированная подача воздуха (только в объёме, потребном для полноценного сгорания).
Табличные величины теплотворности дерева полезны только для первичного сравнения различных пород между собой. Фактические показатели всегда значительно ниже.
Что такое горение и как оно происходит
Это изотермический процесс, проходящий с высвобождением тепла, который можно разделить на ряд этапов:
- разогрев – под воздействием открытого пламени от внешнего источника участок полена разогревается до температуры, достижение которой обеспечивает его воспламенение.
Достижение температуры (120-150) °С инициирует обугливание древесины. Получающийся уголь способен воспламениться самостоятельно. (250-350) °С начинается пиролиз (термическое разложение на составляющие, представленные в газообразной форме). Обуглившийся верхний слой горит, не образуя открытого огня (тление). Процесс сопровождается выделением бурого (белого) дыма, состоящего из смеси этих газов с водяными парами.
- возгорание имеющихся пиролизных газов – продолжающийся разогрев усиливает термическое разложение древесины, повышается концентрация пиролизных газов, которые вспыхивают.
Возгорание распространяется на всю разогретую зону. Формируется устойчивое пламя, имеющее светло-жёлтый цвет.
- Воспламенение – воспламеняются дрова. Средняя температура процесса (450-620) °С.
Это происходит под влиянием внешнего источника теплоэнергии. Последний инициирует нагрев, ускоряющий термохимическую реакцию.
Воспламеняемость поленьев зависит от значительного числа внешних факторов:
а) – сечение полена, его форма и объёмный вес;
б) – сила действующей тяги;
в) — степень влажности древесины;
г) – расположение полена относительно перемещаемого воздушного потока (горизонтально, вертикально);
д) – плотность поленьев (пористые загораются быстрее, ребристые, лучше, чем круглые, массивные хуже мелких, нестроганые быстрее гладких).
- Горение – если созданные условия горения близки к оптимальным, вспыхнувшие пиролизные газы инициируют процесс устойчивого горения, переходящий на всю закладку топлива.
Процесс продолжается, пока сохраняются условия для горения (наличие топлива, подача кислорода, поддержание температуры на необходимом уровне).
- Затухание — если хоть одно из этих условий не выполняется, пламя гаснет.
Как определить температуру горения древесины
Сделать это можно дистанционно, используя пирометр (точный замер). Существующие бытовые модели позволяют выполнять замеры в диапазоне (700-1200) °С. Приблизительное значение позволяет установить цвет пламени:
- тёмно-красный – горение происходит при низких температурах (образуется недостаточно жара);
- белый – высокотемпературный процесс, идущий с усиленной тягой (возникают определённые теплопотери);
- оранжево-жёлтый – оптимальная температура горения (свойственна берёзе) и максимальная теплоотдача.
Древесина, каких пород, отличается максимальной жаропроизводительностью
Теплотворная способность древесины указывает, сколько теплоэнергии, выделяется в процессе горения. Но есть ещё одна характеристика, о которой часто забывают, жаропроизводительность. Так именуется максимальное значение температуры, которое зависит от породы древесины, и может достигаться при сжигании древесного топлива. Пример можно посмотреть ниже (порода древесины/жаропроизводительность в %/температура):
- ясень — 87 — 1044;
- дуб зимней заготовки – 75 — 900;
- летней заготовки — 70 — 840;
- лиственница — 72 — 865;
- берёза — 68 — 816;
- акация — 59 — 708;
- липа — 55 — 660;
- сосна — 52 — 624;
- осина — 51 — 612;
- ольха — 46 — 552;
- тополь — 39 — 468.
Что влияет на формирование температуры горения
Кроме породы древесины обязательно учитываются такие значения, как влажность, реализованная тяга, конструкции отопительного прибора, в котором сжигаются дрова (котёл, печь, камин).
Влияние влажности
Сразу после заготовки она составляет (среднее значение) около 55%. Их температура горения редко поднимается до предельных значений, так как значительная её часть уходит на испарение имеющейся влаги. В результате падает теплоотдача. Для обеспечения выделения потребного количества тепла применяется один из трёх следующих вариантов:
- если требуется приготовить пищу и обогреть помещение, то использование свежезаготовленных дров требует удвоения их необходимого объёма.
Значительные объёмы сажи существенно сокращают сроки между обслуживанием газоходов и дымовых труб, а расходы на покупку топлива возрастают.
- Подобную древесину требуется предварительно просушить до влажности порядка 20% (равновесная).
При естественной сушке на это уйдёт 1,0-1,5 года.
- Приобретаются сухие поленья (расходы компенсируются получаемой теплоотдачей).
Теплотворная способность (кВт м 3 )