Температура возгорания древесины таблица

—>Реферати з ЦО, БЖД, охорони праці —>

ТЕМПЕРАТУРА САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

Низшая температура, до которой нужно нагреть древесину, чтобы она загорелась, называется температурой самовоспламенения. Температура самовоспламенения древесины 250—300°. Это объясняется тем, что при нагревании из древесины выделяются легковоспламеняющиеся горючие газы (летучие продукты), а также большое количество кислорода.
В результате окислительного процесса летучих веществ с кислородом воздуха наступает самовоспламенение древесины при температурах сравнительно низких, чем у других твердых веществ (уГОЛЬ, KOKC И Др.). Температуря ГЯМПВПгппямрнрния древесины зависит также от степени ее измельчения. Чем больше измельчена древесина, тем ниже ее температура самовоспламенения. Так, например, температура самовоспламенения древесной стружки значительно ниже, чем древесных брусков. Объясняется что тем, что поверхность 1 кг стружки больше, чем I кг брусков. А с большей древесной поверхности, выделяется при нагревании больше летучих веществ, способных к окислению и самовоспламенению.

При нагревании до 130—150° древесина начинает самонагреваться Если создать условия, необходимые для накопления тепла, то древесина самовозгорается. При температурах производственных помещений древесина не представляет опасности самовозгорания. Эта опасность появляется только при нагревании ее до температуры выше 130°. Самовозгорание древесины в открытых деревянных конструкциях или штабелях не происходит из-за отсутствия соответствующих условий для накопления тепла. Обычно самовозгорание древесины происходит в скрытых деревянных конструкциях или в скопившихся древесных отходах, долгое время подвергавшихся нагреву.
Нагрев древесины до 110° безопасен и вполне допустим в процессе сушки или обработки ее. При этой температуре происходит высушивание древесины и частичное выделение летучих веществ. Разложение древесины не происходит, и химический состав ее остается без изменения. При температуре 150° наблюдается разложение нестойких соединений древесины. Цвет ее становится желтым. При температуре 230° разложение ее усиливается, и начинают протекать процессы с выделением газообразных продуктов. Причем большой процент занимают Н20 и С02. Древесина приобретает коричневый цвет с поверхностным обугливанием. В результате этого процесса химический состав древесины изменяется, т. е. происходит увеличение процента углерода и уменьшение водорода и кислорода. Уменьшается объемный вес древесины, но ее объем остается постоянным. Пористость древесины увеличивается, следовательно, увеличивается и ее поверхность соприкосновения с воздухом. При температуре 230—270° в древесине происходит образование пирофорного угля, который способен энергично поглощать (адсорбировать) кислород. Последний, окисляя уголь, поднимает температуру настолько, что уголь воспламеняется, и дерево начинает гореть. Самовозгорание древесины может происходить при более низких температурах и по другой причине.
Процесс разложения древесины является экзотермическим и при определенных условиях может служить причиной ее самовозгорания. Но для этого необходимо, чтобы количество тепла, выделяющегося за счет реакции разложения древесины, превысило бы теплоотдачу в окружающую среду. Такие условия могут создаться, когда древесные отходы в сушилке скапливаются на калорифере или балка уложена в кладку кирпичной стены рядом с источником тепла. Иной процесс протекает в опилках или других древесных отходах, сложенных в кучу. В практике имели место случаи разогревания древесных опилок и их самовозгорание. Некоторые авторы (проф. Б. Г. Тидеман и инж. П. Г. Демидов) считают, что основной причиной самовозгорания опилок являются биологические процессы. Во влажных опилках зарождаются микроорганизмы, которые при концентрации теплоты быстро размножаются. Микроорганизмы разлагают клетчатку. Происходит брожение образовавшихся продуктов. Весь этот процесс сопровождается выделением тепла, которое нагревает опилки до 60—70°. При этом образуется уголь, способный поглощать пары и газы. Поглощение паров и газов углем вызывает окислительный процесс, который ведет к дальнейшему нагреву массы. За счет тепла адсорбции температура повышается и достигает 100—130°. Затем образуется пористый уголь, который также поглощает пары и газы и повышает температуру опилок. При достижении температуры 200° начинается разлагаться клетчатка. входящая в состав опилок. Разлагаясь, клетчатка образует уголь, способный интенсивно окисляться. За счет окисления угля температура поднимается до 250—300°, и опилки самовозгораются.

ГОРЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

В процессе горения древесины наблюдаются следующие явления. При поднесении пламени древесина воспринимает теплоту и нагревается, а при температуре 110° происходит высушивание ее и незначительное выделение летучих веществ. Около 130° начинается разложение древесины. Интенсивное разложение ее с изменением цвета происходит при температуре более 150°. При 200° и более начинает разлагаться главная составная часть древесины— клетчатка. Образующиеся при этом газы являются горючими, так как они содержат большое количество окиси углерода, углеводороды, водород и пары органических веществ. Если нагрев производится пламенем, то получающиеся газообразные продукты разложения воспламеняются при соприкосновении с ним, и с этого момента начинается процесс горения древесины. Таким образом, при нагревании древесины пламенем горение начинается с воспламенения газообразных продуктов разложения.
Температуры воспламенения наиболее распространенных пород древесины даны в табл. 2

Горение древесины состоит из двух стадий: пламенное горение газообразных продуктов разложения и беспламенное горение угля. Решающей в развитии пожара является стадия пламенного горения древесины. Она занимает более короткий промежуток времени и связана с выделением большого количества тепла. Температура продуктов горения при ней более высокая, чем в стадии горения угля. Уголь, образующийся на поверхности древесины в период.пламенного горения, не горит, хотя и находится в накаленном состоянии, так как его горению в этот период препятствует горение газообразных продуктов разложения, в результате чего кислород не имеет доступа к поверхности угля. Последний горит тогда, когда завершается пламенное горение при значительном выделении газообразных продуктов.
Небольшой период времени оба вида горения древесины протекают одновременно. Затем выделение газообразных продуктов прекращается, и горит только уголь. Скорость выгорания древесины зависит от объемного веса, влажности, температуры среды, количества кислорода и отношения поверхности древесины к ее объему. Более плотная древесина (дуб) горит медленнее, чем менее плотная (осина). Объясняется это тем, что более плотная древесина имеет большую теплопроводность и, следовательно, больше теплопотерь от нагреваемого слоя древесины. При горении влажной древесины значительное количество тепла расходуется на испарение влаги, поэтому на разложение древесины идет меньше тепла. Таким образом, скорость выгорания влажной древесины меньше, чем сухой.
Скорость горения древесины значительно изменяется от величины отношения поверхности к объему. Чем больше это отношение, тем больше скорость горения. Например, древесный брус сечением 10 см2, длиной 5 м имеет поверхность (без учета торцовых поверхностей) 0,1X5X4 = 2 м2, а объем 0,1X0,1X5 = 0,05 мг. На 1 м3 древесины приходится поверхность горения, равная 2:0,05 = 40 м2. Если этот брус распилить на 4 части сечением
5×5 см, то их общий объем останется прежним, а поверхность будет 0,05x5x4 = 4 м2. Теперь поверхность горения 1 м3 древесины будет 4 : 0,05 = 80 м2, т. е. она возросла в 2 раза, следовательно, и скорость сгорания четырех брусков сечением 5×5 см будет больше, чем одного бруска сечением 10X10 см.
По данным ЦНИИПО*, скорость выгорания древесины равна 45—50 кг на 1 м2 в час. Такая скорость в сушильной камере может наблюдаться при полном горении, т. е. при открытых дверных проемах и открытых каналах вентиляционной системы.
При относительной герметичности камеры (плотно закрытые ворота, перекрытые каналы вентиляционной сети) горение будет затухать, а скорость выгорания древесины резко снижаться. Температура, получаемая при проведении процесса горения в адиабатических условиях, т. е. при полном отсутствии потерь тепла, называется теоретической температурой горения, до которой нагреваются продукты горения, когда все тепло, выделившееся при горении, идет на их нагревание. Действительно же достигаемые при горении древесины температуры всегда ниже теоретических, так как часть выделяемого тепла теряется в окружающую среду. Разница между действительной и теоретической температурами горения зависит от скорости сгорания и условий теплоотдачи.
В табл. 3 приведены теоретическая и практическая температуры горения различных пород древесины.

Температура возгорания древесины

В обыденной жизни граждан пожары происходят часто. Их причиной становиться неаккуратное поведение с огнем или легко воспламеняющимися материалами. Полностью застраховать себя от чрезвычайной ситуации невозможно. Как-бы человек не старался. Но не лишним будет знать, какая температура возгорания дерева.

Материал становиться источником появления огня, например, в частных домах в печах. Его легко разжечь, но в этом стоит разобраться подробно.

  1. Тепловые свойства древесины
  2. Температура воспламенения пород
  3. Как ведет себя дерево при разных температурах
  4. Выбор дров
  5. Последствия разогрева дерева
  6. Воспламенение
  7. Самовоспламенение
  8. Продукты сгорания
  9. Фазы горения
  10. Эффективность горения древесины
  11. Влажность и интенсивность горения
  12. Влияние тяги в печке
  13. Возможен ли пожар в бане
  14. Пожарная безопасность при работе с деревом
  15. Выводы

Тепловые свойства древесины

Любые породы имеют особенности. Загораются они при разных температурах и отдают свое количество энергии. У каждого дерева иные показатели. Это нужно рассмотреть детальнее. Особенно людям, использующим такой природный материал в частных домах.

Детальная информация видна на видео:

Температура воспламенения пород

Для отопления жилья подходят различные виды дерева. У всех способы сгорания отличаются. Определенные дрова дают высокое пламя, у иных, низкий огонь. Естественно, теплоотдача разная. Также большое влияние оказывает количество поступающего кислорода в топку, объемный вес, процент влажности.

На температуру возгорания действует сечение дерева, порода, его плотность. Все факторы неотъемлемые.

В таблице приведены полезные данные:

Наименование древесины Температура возгорания t ° пожара
Ольха 552 1117
Тополь 468
Сосна 624 1090
Береза 816 1069

Информация не обо всех породах, но понять, какая температура возгорания дерева при нагреве, можно. Есть общепринятое минимальное значение – 450 градусов. Но это зависит от многих условий.

Как ведет себя дерево при разных температурах

Если градусы повышаются, то прочность природного материала становиться меньше. При их снижении она увеличивается. Если дерево замораживается, оно становиться крепче. Температура действует сильнее на влажные дрова, чем на сухие.

Когда градусы при сырости значительно повышаются, у древесины происходит пластификация. Материал можно гнуть. Во время заморозки при влажности увеличивается хрупкость. Длительный период материал не продержится. Это приводит к раскалыванию.

Выбор дров

Здесь нужно знать некоторые нюансы. Например, бук и ясен, дают высокую температуру, но для топки обычной печи, сауны или бани они непригодны. В силу своей дороговизны.

Читайте также  Система орошения для дачного участка своими руками

Идеально подходят для парной дрова из березы. Для возгорания им нужна температура 816-820 градусов Цельсия.

Также хорошим выбором будет дуб и лиственница. Им нужно приблизительно столько же градусов. Если требуется разжечь костер, подходит хвоя.

Лучший выбор – сосна. Ее можно использовать и для печи. В таких деревьях большое содержание смолы. Она будет засорять дымоход, его требуется постоянно чистить. Хвойные породы подходят для таких целей в крайних случаях. Не стоит класть в топку влажные дрова. Они горят плохо и создают задымление.

Последствия разогрева дерева

Процесс, когда на участок породы воздействует наружный источник тепла и появляется огонь. Это может быть бумага, подожженная спичкой, или что-то другое. Какая температура возгорания бумаги? Бумага способна воспламеняться, если имеется источник зажигания самостоятельно, выделяя свет, тепло.

При температуре 120-150°С дерево начинает обугливаться. Образуется самовоспламе-няющийся уголь.

Когда градусы достигнут отметки 250-350°С, материал начнет термически разлагаться на составляющиеся. Поверхность дерева станет тлеть, но пламя нельзя увидеть. Появиться бурый дым. Порода уже нагрелась и готова к переходу в новую стадию.

Воспламенение

Начальный этап процесса горения, при котором термохимические реакции ускоряются. Активизируется при температуре от 460 градусов и выше.

На воспламенение влияют объем, влажность, внешний источник нагрева, тяга и другие факторы. Если порода мокрая, процесс воспламенения трудный.

Требуется дополнительная затрата энергии, чтобы испарилась вода. Также теплопроводность замедляется. Массивное округлое дерево горит хуже. Прямо-угольное с небольшим сечением – хорошо. Нестроганая поверхность дерева воспламеняется скорее в сравнении с гладкой. Также важно, чтобы поступало достаточно кислорода. Иначе ждать огня придется долго.

Самовоспламенение

Процесс возможен без влияния внешних источников. Например, определенный участок породы подвергается перегреву. Он начинает обугливаться. Древесный уголь взаимодействует с кислородом. Над поверхностью появляется горючая смесь.

Высокая температура воспламеняет образование. Тлеющий древесный уголь появляется на ворсинках досок. Чтобы избежать самовозгорания, особенно, если порода находиться возле источников огня, нужно убирать неровности. Тогда чрезвычайной ситуации не произойдет.

Продукты сгорания

В процессе газообразные частицы и твердые превращаются в дым. Их состав зависит от породы дерева. Это соединения химических элементов с кислородом.

Продуктами горения являются:

  • углекислый газ;
  • пары воды;
  • азот;
  • окись углерода;
  • сернистый газ.

Перечисленные продукты гореть в дальнейшем не могут. Кроме одного исключения. Им является окись углерода. Твердые частицы дыма – это сажа. Состав продуктов зависит от условий горения. Оно может быть полным, и нет.

Если воздуха мало, появляется едкий дым. Он очень опасен для человека. Часто его вдыхание в больших количествах приводит к летальному исходу.

Фазы горения

В процессе их две – пламенная и тления. В первом случае выделяется большое количество продуктов с высокой температурой. У пламени интенсивное излучение. Огонь распространяется быстро и площадь пожара стремительно увеличивается. Если происходит ЧС, спасатели ликвидируют первую фазу горения.

Тлеют твердые продукты – угли. Выделение пиролизных газов происходит медленно. Огня из-за слабой концентрации нет. Эти продукты охлаждаются, появляется густой дым белого цвета.

Две фазы горения тесно взаимосвязаны. Они продолжаются пока есть топливо, кислород, нужная температура. Если одного элемента будет не хватать, пламя прекратиться.

Детальная информация видна на видео:

Эффективность горения древесины

В процессе сжигания породы происходит выделение тепловой энергии. С ее помощью обогревается здание. Эффективность горения зависит от температуры дерева в печи.

На это влияют несколько факторов:

  • разновидность породы;
  • влажность;
  • интенсивность горения;
  • условия, при которых идет сжигание (какая тяга).

Это основные показатели эффективности горения данного природного топлива. На них требуется обращать особое внимание. В зависимости от вида дерева, его используют для приготовления шашлыка на мангале, обогрева, других нужд. Рассмотрим подробнее.

Влажность и интенсивность горения

Если дерево срубили не очень давно, оно будет сырым. На это также влияет пора года. Влаги в нем содержится 45-65%. Интенсивность горения, к примеру, в камине, будет низкой. Огню понадобиться тратить энергию, чтобы испарить воду. Теплоотдача при этом станет невысокой.

Стадии горения древесины.

Есть способы, которые помогут добыть нужное количество энергии:

  • класть в камин древесины в два раза больше (материально затратное дело);
  • распиливать влажные бревна и колоть;
  • покупать хорошо просушенные дрова.

Только срубленную породу не стоит использовать для отопления, кроме березы. В сыром виде пригоден граб и ясен.

Влияние тяги в печке

За ней надо внимательно следить. Иначе дерево нормально гореть не будет. Тяга направляет выделяемые вещества с потоками воздуха к системе вытяжки. Чтобы ее проверить, нужно разжечь бумагу в печи с открытой дверцей и заслонкой на дымоходе. Если ее нет – это плохо.

Узнать, отсутствует ли тяга, можно по таким признакам:

  • открывая топочную дверцу, идет дым;
  • он появляется из конвекционных щелей;
  • слышны хлопки из регулятора воздуха.

На тягу влияют факторы:

  • правильно спроектированный дымоход;
  • его высота должна превышать конек крыши и здания, расположенные рядом;
  • труба, где выходят в воздух продукты горения, должна быть утеплена;
  • отсутствие или наличие вентиляции;
  • атмосферные явления.

Для улучшения тяги следует использовать дефлектор, флюгер и шибер. А проверять его хорошо осиной.

Возможен ли пожар в бане

Такие чрезвычайные происшествия не редкость. По статистике, объятия сауны пламенем связаны с дымоходом. Требуется производить его регулярные чистки. Пожар случается, если в нем много сажи.

Причиной возгорания в бане также становиться неисправная электропроводка. Иногда сама печь. Бывает, что люди нарушают правила безопасности и происходит пожар. Важно, из какого материала сделано помещение. Он должен хорошо изолировать.

Детальная информация видна на видео:

Пожарная безопасность при работе с деревом

Природный материал легко охватывает пламя. Любой неосторожный поступок может повлечь неприятную или опасную ситуацию. Температуры возгорания древесины разные. Это зависит от породы. Но, они не слишком большие.

Для соблюдения безопасности, требуется делать следующее:

  • использовать мокрую штукатурку;
  • применять огнезащитные пасты;
  • делать облицовку;
  • использовать лаки, эмали;
  • наносить огнезащитный состав.

Это поможет обезопасить себя при работе с деревом.

Выводы

Зная, при каких температурных условиях случается воспламенение топлива, получиться избежать многих неприятностей. Плюс, легче будет подобрать материал для отопления дома с помощью печи или камина. Но требуется соблюдать правила безопасности, работая с деревянным материалом.

Температура горения разных пород дерева в печи по Цельсию

Одним из наиболее распространённых видов топлива, используемого для отопления частных домов, являются дрова. Они доступны по цене и хорошо горят, выделяя много тепла. Но температура горения дерева неодинакова, поэтому необходимо понять, какая древесина горит лучше. Для домовладельцев, которые отапливают своё жильё природным топливом, важным параметром является температура горения дров в печи.

Тепловые свойства древесины

Разные виды древесины производят различное количество тепла. Например, сухая выдержанная древесина выделяет больше тепла, чем свежеспиленное дерево. Это связано с тем, что при первоначальной химической реакции вся теплота переходит в испарение воды из древесины. Чем меньше влаги в материале, тем скорее можно получить тепло. Лиственные породы горят дольше, чем хвойные, и выделяют больше тепла. Одними из наиболее ценных видов деревьев, обладающих отличными тепловыми характеристиками, считаются:

  • дуб;
  • бук;
  • граб;
  • лиственница.

Однако древесина этих деревьев стоит дорого, поэтому в качестве топлива обычно используются отходы производства и лесозаготовок.

В этом видео вы узнаете, как проверить влажность дров:

Температура воспламенения разных пород

Чтобы получить полную картину тепловых характеристик древесины, целесообразно изучить удельную теплоту сгорания каждого типа древесины и иметь представление об их теплопередаче. Последняя может быть измерена в разных количествах, но полностью полагаться на табличные данные не нужно, потому что в реальной жизни достичь идеальных условий для горения невозможно. Однако таблица температуры горения древесины может помочь сделать правильный выбор дерева согласно его характеристикам.

Название древесины Плотность, кг/куб. м Теплотворность, кВт ч/кг Удельная теплота сжигания 1 куб. м, кВт Максимальная температура горения по Цельсию
Граб 496 4,2 2150 1025
Ясень 482 4,2 2050 1045
Бук 482 4,2 2050 1042
Дуб 472 4,2 2050 910
Берёза 452 4,2 1950 820
Лиственница 421 4,3 1850 867
Сосна 362 4,3 1650 625
Ель 332 4,3 1450 610

Значения, приведённые в различных таблицах температуры горения дерева разных пород, идеальны по своему характеру и предназначены для отображения всей картины, но фактическая температура в печи никогда не достигнет этих значений. Это объясняется двумя простыми и ясными факторами:

  • максимальная температура не может быть достигнута, поскольку невозможно полностью высушить дрова в домашних условиях;
  • древесина используется с различным уровнем влажности.

Температурные показатели в печи

Процесс горения связан с изометрическими процессами, в течение которых выделяется большое количество тепла. Однако для устойчивого горения древесину необходимо нагреть до определённой степени. Факторы, способствующие сжиганию топливной древесины:

  • порода дерева;
  • влажность материала;
  • объем поступающего воздуха.

От этих показателей зависит температура пламени и скорость сгорания дерева. Кроме того, необходимо обратить внимание на влажность дров, так как этот процент напрямую влияет на процесс горения.

Для воспламенения дров в печи необходимо нагреть деревянную поверхность от отдельного источника тепла до температуры 120-150°C. При дальнейшем нагревании увеличивается процент пиролизных газов и появляется огонь. Важную роль в возникновении огня играет:

  • мощность источника нагрева;
  • поперечное сечение древесины;
  • скорость воздушного потока;
  • плотность материала.

Очень важным требованием для сжигания любого вида дерева является нормальный приток кислорода. Также следует отметить, что передача тепла для каждого дерева различна.

Вместе с теплотворной способностью дров представляет интерес их тепловая мощность. Каждая порода дерева горит по-своему — одна позволяет получить высокую температуру пламени, а другая даёт противоположную картину. Большинство печей имеет тепловую мощность около 6-8 кВт, то есть температура в печи на дровах может примерно достигать от 500 до 1000°C.

Выбор дерева для дров

Чтобы печь хорошо нагревалась, ей нужны три вещи: кислород, топливо и тепло. Конечно, много зависит от породы дерева. Лучшие дрова для печи:

  • сосна;
  • ель;
  • пихта;
  • ясень;
  • дуб;
  • бук;
  • берёза;
  • клён;
  • яблоня (приятный благовонный аромат).

Существует несколько видов деревьев, которая очень хорошо подходят для топлива

У дров этих пород высокая теплоотдача и низкая дымовая эмиссия. К хорошим дровам можно отнести древесину:

  • кедра;
  • вишни;
  • грецкого ореха.

Они дают удовлетворительную среднюю температуру, легко горят и не дают сильного дыма. Не рекомендуются дрова следующих пород:

  • кипарис;
  • вяз;
  • осина;
  • липа;
  • тополь.

Их древесина при сжигании даёт низкую температуру, быстро сгорает или плохо горит, у некоторых пород едкий дым.

Хвойные дрова дешевле. Смола, содержащаяся в хвойных породах, вызывает сильную искру во время горения. По этой причине такие виды непригодны для открытых каминов. Однако в закрытых каминах или духовых шкафах эти породы при горении дают очень приятный запах, а смола создаёт типичный треск в огне. Ель не горит долго, но позволяет получить очень высокие температуры.

Оптимальным выбором для сжигания в печи является древесина берёзы. Это довольно распространённое дерево. Цена дров из него небольшая, а температура горения берёзы достаточно высокая.

Нижний концентрационный предел воспламенения, температуры тления, воспламенения и самовоспламенения взрывоопасных пылей

Дрова являются классическим и самым распространенным вариантом твердого топлива. При сжигании древесины образуется тепловая энергия, которая используется для отопления различных помещений. Эффективность сгорания всецело зависит от температуры горения дров, а вот она в свою очередь зависит от породы древесины, их влажности и условий сжигания. Каждая разновидность древесины может использоваться для выполнения разных целей и задач. Одни используют для приготовления пищи на мангале или печке, другие для обогрева пространства (в камине или буржуйке).

Основные этапы горения древесины

Горение материала древесины может быть представлено в виде двух последовательных стадий. На первом этапе происходит сгорание продуктов разложения в газообразной форме, которое сопровождается образованием яркого пламени.

Вторая стадия этого процесса представляет собой беспламенное догорание образовавшегося на начальном этапе угля.

Определяющее влияние на огнестойкость деревянной конструкции (частного дома, например) оказывает первая из этих стадий, в течение которой создаются оптимальные условия для поддержания распространения горения.

Несмотря на ограниченность по времени этот процесс сопровождается выделением значительного количества тепла.


Какое-то время оба этих процесса протекают практически одновременно, после чего выделение газов прекращается, а гореть продолжает один только уголь. При этом скорость, с которой выгорает основная масса древесного материала здания, определяется следующими факторами:

  • объемный вес всей конструкции;
  • влажность исходного строительного материала;
  • температура окружающей среды;
  • соотношение свободных пространств к объёмам, занимаемым древесиной.

Более плотный по своей структуре древесный материал (дуб, например) сгорает медленнее, чем та же осина, что объясняется различием в их теплопроводности.

При воспламенении древесины с повышенным показателем влажности определённое количество тепла расходуется на испарение влаги. В результате этого на разложение материала тратится меньше тепловой энергии. Естественно, что сухая древесина с учётом всего изложенного сгорает намного быстрее.

Что такое процесс горения?

Горение – это процесс на рубеже физики и химии, заключающийся в преобразовании вещества в последний продукт. При этом в огромном количестве выделяется тепловая энергия. Процесс горения, в основном, сопровождается излучением света, которое называют пламенем. Также в процессе горения выделяется углекислый газ – СО2, излишек которого в непроветриваемом помещении может привести к боли головы, удушью и даже смерти.

Для нормального протекания процесса нужно выполнение ряда обязательных условий.

Самое первое, горение может быть только если есть наличие воздуха. В вакууме процесс загорания нереален.

Второе, если область, в которой происходит горение, не нагрета до температуры возгорания материала, то процесс горения закончится. К примеру, пламя погаснет, если в только что растопленную печь сразу кинуть большое полено, не дав ей нагреться на очень маленьких дровах.

Третье, если субъекты горения сырые и подчеркивают пары жидкости, а скорость горения еще невысокая, процесс также закончится.

Температура горения и способствующие факторы


Температура, достигаемая на первой стадии самовозгорания, заметно превышает тот же показатель для беспламенного периода сгорания продуктов разложения. На начальной стадии тонкий слой угля образуется лишь на поверхности древесины, и он сначала не горит, несмотря на то, что находится в раскалённом состоянии.

Дело в том, что на этом этапе практически весь кислород расходуется на поддержание пламени и имеет ограниченный доступ к другим продуктам сгорания. Уголь начинает разлагаться только с того момента, когда полностью завершается этап пламенного горения.

Температура возгорания древесного материала, обеспечивающая поддержание устойчивого горения, для большинства сортов составляет 250-300 градусов.

Эффективному развитию горения в деревянных конструкциях способствует близкое расположение отдельных элементов, как правило, монтируемых параллельно и с небольшим зазором.

Наглядным примером такого расположения являются стропила и обрешётка кровель. Вследствие этого неизбежен их взаимный разогрев с одновременным усилением воздушной тяги в продольных направлениях.

Всё перечисленное заставляет строителей предпринимать специальные меры защиты древесных сооружений от воздействия открытых очагов огня.

Тление

Тление — режим горения материалов и веществ с образованием после протекания процесса их пиролиза твёрдой карбонизированной фазы с догоранием в газовой среде продуктов её гетерогенного окисления. Материалы, склонные к тлению, обладают особенно высокой и специфической пожарной опасностью. Процесс их горения вначале имеет скрытый период, когда появившийся очаг обнаружить трудно, а иногда невозможно. Однако по прошествию некоторого времени, при изменении обстановки, связанной с изменением концентрации кислорода, давления, размеров очага пожара, тление может перейти к пламенному режиму горения. Например, тление, начавшееся в основании бурта древесных опилок высотой 0,85 м, проникает на поверхность в виде пламенного горения в течение 10 дней.

К тлению склонны, как правило, пористые материалы или материалы в измельчённом состоянии. К ним, в частности относятся материалы растительного происхождения (бумага, целлюлозные опилки, слоистые плиты, латексная, кремнийорганическая и другие резины, натуральные кожи, некоторые композиционные материалы и термореактивные пластики). Плавящиеся материалы, в т. ч. пористые, как правило, не проявляют способность к тлению.

Из практики пожаротушения известно, что материалы, склонные к тлению, крайне трудно поддаются тушению. Это связано с тем, что процесс тления может протекать при низкой (около 2% об.) концентрации кислорода в окружающей среде. Результаты проведённых научных исследований показали, что наиболее эффективными средствами для тушения тлеющих пожаров являются вода и специальные газовые огнетушащие составы. При тушении очага тление объёмным способом наиболее эффективным является использование многокомпонентных составов с плотностью, близкой к плотности воздуха, имеющих более высокие показатели теплопроводности, теплоёмкости и диффузии. Предпочтительным является использование газовых составов, в которых присутствует гелий.

Для эффективного тушения тлеющего пожара в помещении с помощью газовых средств необходимо за счёт подачи огнетушащего состава снизить концентрацию кислорода до 0-5% и удержать такой уровень не менее 1200 с. Время подачи нормативной массы огнетушащего состава для тушения тлеющего пожара должно составлять не менее 300 с.

Лит.: ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения; Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. М., 1979.

Температура костра из дров

Изначально ученые думали, что все горючие материалы содержат в себе особое вещество – «флогистон», мол именно из-за него происходит процесс горения. Однако в XVIII веке химики выяснили, что в действительности нет никакого таинственного элемента, а причиной горения огня является кислород. Опытным путем было доказано, что пламя – это следствие от взаимодействия горючего материала с окислителем.

Прежде чем мы перейдем к температуре горения, важно познакомиться с физикой процесса горения и изучить фазы этого процесса.

Описание процесса горения

Горение – это химическая реакция, при которой крупные молекулы разбиваются на более мелкие, более быстрые молекулы, посредством перестановки связей между атомами. В результате реакции выделяется энергия в виде тепла и света. Пламя – видимый процесс горения воздуха. Огонь появляется в следствии окислительно-восстановительной реакции. Чтобы данная реакция произошла, необходимо наличие 3 основных компонентов:

  • топливо: твердое, жидкое, газообразное (древесина, уголь, нефть, газ и другие);
  • окислитель: кислород;
  • активатор: триггер для старта процесса, например, искра, солнце, спички и тд.

Фазы горения дров

Древесина сама по себе не самовоспламеняется, она должна пройти различные фазы, прежде чем вступить в процесс горения.

Разогрев древесины

Прежде чем дрова загорятся, они должны нагреться от какого-либо источника тепла и достигнуть температуры горения. Как только температурный порог очага преодолевает 150°C, начнется процесс испарения влаги из древесины и постепенное обугливание. Действительно, так называемая сухая древесина всегда содержит от 15 до 20% влаги.

Как только температура достигнет 300 °C – поверхность древесины начнет тлеть и выделять белый дым. Этот дым – это смесь пара от испарившейся влаги, а также компоненты термического разложения.

На этой стадии процесс возгорания еще не начался, поэтому если остановить нагрев, то горение так и не наступит.

Вспышка дымовых газов

На втором этапе выделение газообразных составляющих начинает усиливаться. При достижении критической массы пиролизных газов, происходит вспышка и начинается возгорание. Появляется ярко-желтое пламя на поверхности дров, происходит резкий скачок градусов.

Для достижения этой стадии, необходимо чтобы пиролизные газы нагрелись от 200 до 300 °C. Только при такой температуре возможен старт воспламенения пиролизного газа.

Воспламенение древесины

После возгорания газа – воспламеняется и сама древесина. Как только она достигает температуры от 450 до 650 °C (при помощи внешнего источника тепла), начинает гореть не только поверхность, но и внутренняя часть полена.

Также на скорость воспламенения могут повлиять следующие факторы:

  • Плотность древесины – небольшие и пористые дрова воспламеняются быстрее плотных;
  • Форма дров – массивные полена горят хуже ребристых и зазубренных;
  • Влажность – сырая древесина намного дольше загорается, поскольку требует время на испарение влаги;
  • Кислород – нужен достаточный поток кислорода, чтобы пламя не затухало.

Горение древесины

При соблюдении всех необходимых условий, пламя полностью охватывает всю область древесины и не затухает. Это означает, что воспламенение перешло в стадию горения. У этой стадии есть две фазы – горение пламенем и тление.

  • Горение пламенем длится до тех пор, пока горит пиролизный газ.
  • Тление характеризуется постепенным сгоранием угля, при этом пиролизный газ выделяется настолько медленно, что из-за малой концентрации он не может воспламениться. При тлении дров, кислород способствует дальнейшему распространению реакции на остатки топлива.

Пока в зоне горения будет достаточно кислорода, топлива и концентрации необходимой температуры, эта стадия будет продолжаться.

Именно на фазе горения наблюдаются самые высокие температуры пламени.

Затухание древесины

Как только прекращается поддержка одного из вышеперечисленных условий, процесс переходит в завершающую стадию – затухание.

Температура горения различных видов дров

Разные породы дров сгорают по-разному. От одних не остается практически нечего, лишь горсть пепла, другие же оставляют после себя много углей и золы. Как правило, температура возгорания дерева составляет 200-300 °C.

Породы древесины делятся на два основных семейства в зависимости от их плотности:

  • твёрдые лиственные породы (дуб, бук, ясень, каштан, граб, грецкий орех, фруктовые деревья и т.д.);
  • мягкие лиственные породы (тополь, ива, ольха, береза и т.д.) и хвойные породы (ель, пихта, сосна, лиственница, пихта и др.);

Мягкие лиственные и хвойные породы горят быстрее. Однако если они хранятся неправильно, то быстро разлагаются. Тем не менее, они ценятся за их высокую температуру сгорания, которая повышает эффективность печей и каминов, а также позволяет быстро поднимать температуру в доме.

Твердые лиственные породы горят дольше, выделяемая температура от их сгорания выше. Дрова от таких деревьев используют как в промышленности, так и для топки домашних печей и каминов.

Особенности горения различных видов древесины заключаются в следующем:

  • Ель и сосна имеют одинаковую температуру горения – 620-630°C, пихта – 750°C, однако эти дрова могут стрелять смолой.
  • Лиственница выделяет большую температуру – 860°C, но она также стреляет смолой.
  • Береза часто используется для каминов, так как она имеет неплохую температуру горения – 815°C, а также дает хороший аромат. Горит сравнительно быстро.
  • Бук считается идеальным видом дров, поскольку его температура горения — 1040°C, угли горят почти без искр, кроме того, имеют высокую теплопроводность. Энергетическая/теплотворная способность древесины бука часто приводится в качестве эталона по сравнению с другими видами древесины. Его запах, как правило, очень ценится, именно поэтому копчение продуктов производится в основном на буковой древесине.
  • Дуб имеет множество применений, в основном из-за своих углей. Теплотворная способность почти такая же, как у бука – 850-900°C. Однако дуб оставляет после себя много пепла, поэтому он хорошо подходит для печей, но не для открытых каминов.
  • Ясень, как и бук, имеет максимальную температуру горения — 1040°C. Это идеальные дрова для каминов, так как угли практически не стреляют искрами.
  • Граб, также имеет очень высокую теплотворную способность – 1020 °C. Дает приятное пламя и долго горит.
  • Тополь, ольха, осина выделяют не так много тепла, в районе 470-600 °C, однако их достаточно часто используются в качестве дров.
  • Акация – этот вид древесины горит медленно и имеет среднюю теплотворную способность (700 °C). Данный вид дров быстро сохнет, а когда горит – издает приятное потрескивание.

Цвет огня в зависимости от температуры

В зависимости от цвета пламени – можно определить примерную температуру огня. Хорошим примером будет огонь обычного костра. У самого основания дров, в месте где самая активная реакция – цвет огня белый, либо ярко-желтый. Чуть выше уже начинается оранжевый цвет – знак того, что температура там ниже. В самой вершине пламени – цвет огня ярко-красный. Дальше реакция уже не происходит – виден только дым. Если проще, то у огня есть свой диапазон температур, в котором каждая цветовая гамма говорит о том, сколько градусов в той или иной части костра:

  • слегка видный красный — 500°C;
  • вишнёвый тёмный — 800°C;
  • вишнёвый яркий —1000°C;
  • красно-оранжевый — 1100°C;
  • ярко-оранжевый — 1200°C;
  • белесовато-жёлтый — 1300°C;
  • белый — 1400°C;
  • ярко-белый — 1500°C.

Факторы, влияющие на температуру горения дров

Существует несколько факторов, которые могут повлиять на температуру горения – это влажность и контактная площадь. Понимая степень влияния того или иного фактора, можно добиться наибольшей температуры пламени, путем нехитрых манипуляций с дровами.

Влажность дров

Вся свежая древесина содержит в себе определенное количество влаги. Это может быть: древесный сок, смола, а также вода в стволе, впитанная корнями. Также важно и то, что вода остается и на коре дерева, особенно после недавних осадков. Как правило, в свежесрубленной древесине содержится от 40 до 50% влаги, а некоторые сорта могут достигать отметки до 65% (тропические, прибрежные, болотные и влаголюбивые деревья). Именно поэтому при заготовке дров, а также при производстве пиломатериалов и мебели, древесина проходит длительную сушку, срок которой может достигать несколько лет. Однако и это полностью не избавляет древесину от влаги, остается порядка 15-20% воды, поэтому перед горением можно наблюдать испаряющийся белый пар от дров.

Если разводить костер из свежей древесины, то температура горения будет ниже. Это связано с тем, что около 50% выделяемого тепла будет уходить на испарение влаги. Костер часто издает громкие хлопки и шарящие звуки – это звук, испаряющийся воды внутри древесины. Обязательно стоит учитывать, что дров для костра на природе или в холодное время года понадобится в два раза больше, ведь сырая древесина дольше разгорается и выделяет меньше тепла, нежели сухая.

Для измерения влажности древесины используются специальные влагомеры.

Контактная площадь

Размер древесины может стать препятствием при разведении огня. Ведь чем больше масштаб полена – тем выше требования на просушку и разогрев. В связи с этим большие полена длительное время разгораются не так интенсивно горят.

Чтобы избежать этого, нужно рубить древесину на маленькие кусочки. Это даст ряд преимуществ:

  • Влага быстрее будет испаряться
  • Увеличится приток к местам горения
  • Будет больше выделятся пиролизного газа
  • Повысится общая температура внутри костра.

Именно поэтому важно раскалывать мокрые дрова на маленькие кусочки. Таким образом костер загорится быстрее, пламя будет гореть интенсивней.

Как измеряется температура огня

Без специального оборудования измерить температуру огня невозможно, бытовые приборы для этого не подойдут. Для этого необходимо использовать профессиональный пирометр.

Данный прибор работает бесконтактно. Все что нужно сделать, это просто навести его на открытый огонь, по инфракрасному излучению устройство определит примерную температуру огня. Замер можно проводить с любого расстояния, однако прибор должен видеть замеряемый объект, воздух должен быть прозрачным (т.е. не задымленным).

Как правило, пирометр показывает температуру огня от обычного костра или в камине в диапазоне от 750 до 1200 градусов по Цельсию.

Как измеряется температура углей в мангале

Температуру углей в мангале можно определить с определенной точностью без использования специальных приборов. Все что нужно, это поднести руку на расстоянии примерно 10 см над мангалом.

Количество секунд, которые вы выдержите – будет равняться примерной температуре углей:

  • 1 сек – от 350 °C и выше
  • 2 сек. – в районе 300 °C
  • 3 сек. – около 250 °C
  • 4 сек. – 220 °C
  • 5 сек. – менее 200 °C

Автор статей, эксперт по выживанию и чрезвычайным ситуациям. Имею опыт работы в структурах МЧС. Люблю путешествия с палатками.