Il processo di combustione o combustione del tabacco: caratteristiche e danni

Soglia di temperatura per bruciare legna di varie specie

A seconda della struttura e della densità del legno, nonché della quantità e delle caratteristiche delle resine, dipendono la temperatura di combustione della legna, il loro potere calorifico e le proprietà della fiamma.
Se l'albero è poroso, brucerà in modo molto luminoso e intenso, ma non darà temperature di combustione elevate: l'indicatore massimo è 500 ℃. Ma il legno più denso, come il carpino, il frassino o il faggio, brucia a una temperatura di circa 1000 ℃. La temperatura di combustione è leggermente inferiore per la betulla (circa 800 ℃), così come per la quercia e il larice (900 ℃). Se parliamo di specie come l'abete rosso e il pino, si accendono a circa 620-630 ℃.

Prestazioni di riscaldamento della legna: tabella delle specie principali

Considerando i diversi tipi di legno, alla fine, si possono notare alcune differenze: alcuni bruciano molto brillantemente e perfettamente, mentre c'è un forte calore, mentre altri appena bruciano, senza lasciare quasi calore. Il punto qui non è affatto nella loro secchezza o umidità, ma nella loro struttura e composizione, così come nella struttura dell'albero.

Tuttavia, vale la pena prestare attenzione al fatto che un albero bagnato si infiamma e brucia molto male, mentre rimane una grande quantità di cenere, che ha un cattivo effetto sul camino, si intasano pesantemente.

La potenza termica più elevata si trova in quercia, faggio, betulla, larice o carpino, ma queste specie sono le più non redditizie e costose. Pertanto, vengono utilizzati molto raramente e quindi sotto forma di trucioli o segatura. Il trasferimento di calore più basso è in pioppo, ontano e pioppo tremulo. C'è una tabella che mostra le rocce principali e la loro potenza termica.

Tabella di alcune delle principali rocce e del loro trasferimento di calore:

• Frassino, faggio - 87%;
• Carpino - 85%;
• Rovere - 75, 70%;
• Larice - 72%;
• Betulla - 68%;
• Abete - 63%;
• Tiglio - 55%;
• Pino - 52%;
• Aspen - 51%;
• Pioppo - 39%.

Le conifere hanno una bassa temperatura di combustione, quindi è meglio usarle per accendere un fuoco aperto (fuoco). Tuttavia, il legno di pino prende fuoco molto rapidamente ed è in grado di bruciare a lungo, poiché contiene un'enorme quantità di resine, quindi questa specie è in grado di trattenere il calore a lungo. Tuttavia, è meglio non usare specie di conifere per il riscaldamento, poiché quando brucia si formano molti gas di combustione, che si depositano sotto forma di fuliggine sul camino e devono essere puliti, poiché si intasa rapidamente.

Caratteristiche termiche del legno

Le specie legnose differiscono per densità, struttura, quantità e composizione delle resine. Tutti questi fattori influenzano il potere calorifico del legno, la temperatura alla quale brucia e le caratteristiche della fiamma.

Il legno di pioppo è poroso, tale legna da ardere brucia intensamente, ma l'indicatore di temperatura massima raggiunge solo 500 gradi. Le specie legnose fitte (faggio, frassino, carpino), quando bruciate, emettono oltre 1000 gradi di calore. Gli indicatori di betulla sono leggermente inferiori - circa 800 gradi. Il larice e la quercia divampano più caldi, emettendo fino a 900 gradi Celsius. La legna da ardere di pino e abete rosso brucia a 620-630 gradi.

La legna da ardere di betulla ha un rapporto migliore tra efficienza termica e costo: è economicamente non redditizio riscaldare con legni più costosi con temperature di combustione elevate.

Abete rosso, abete e pino sono adatti per accendere fuochi: queste conifere forniscono un calore relativamente moderato. Ma non è consigliabile utilizzare tale legna da ardere in una caldaia a combustibile solido, in una stufa o in un caminetto: non emettono abbastanza calore per riscaldare efficacemente la casa e cuocere il cibo, bruciando con la formazione di una grande quantità di fuliggine.

La legna da ardere di bassa qualità è considerata un combustibile a base di pioppo tremulo, tiglio, pioppo, salice e ontano: il legno poroso emette poco calore quando brucia. L'ontano e alcuni altri tipi di legno "sparano" con i carboni durante la combustione, il che può provocare un incendio se la legna viene utilizzata per accendere un camino aperto.

Quando si sceglie, si dovrebbe anche prestare attenzione al grado di contenuto di umidità del legno: la legna da ardere grezza brucia peggio e lascia più cenere.

Proprietà termiche del legno

Diversi tipi di legno producono diverse quantità di calore. Ad esempio, il legno secco e invecchiato genera più calore del legno appena segato. Ciò è attribuito al fatto che alla reazione chimica iniziale, tutto il calore passa nella vaporizzazione dell'acqua dall'albero. Meno umidità c'è nel materiale, prima si può ottenere il calore. I legni duri bruciano più a lungo dei legni teneri ed enfatizzano più calore. Alcune delle specie arboree più pregiatecon buoni parametri termici sono:

Tuttavia, il legno di tali alberi è costoso, a causa di ciò, i rifiuti industriali e il disboscamento vengono utilizzati come combustibile nella maggior parte dei casi.

In questo video saprai come controllare il contenuto di umidità della legna da ardere:

L'uso del legno in base alla sua capacità termica

Quando si sceglie un tipo di legna da ardere, vale la pena considerare il rapporto tra costo e capacità termica di un particolare legno. Come dimostra la pratica, l'opzione migliore può essere considerata legna da ardere di betulla, in cui questi indicatori sono meglio bilanciati. Se acquisti legna da ardere più costosa, i costi saranno meno efficienti.

Per riscaldare una casa con una caldaia a combustibile solido, non è consigliabile utilizzare tipi di legno come abete rosso, pino o abete. Il fatto è che in questo caso la temperatura di combustione della legna nella caldaia non sarà abbastanza alta e molta fuliggine si accumulerà sui camini.

Valori bassi di efficienza termica si riscontrano anche nella legna da ardere di ontano, pioppo tremulo, tiglio e pioppo a causa della sua struttura porosa. Inoltre, a volte l'ontano e alcuni altri tipi di legna da ardere vengono sparati con il carbone durante il processo di combustione. Nel caso di un forno aperto, tali micro esplosioni possono provocare incendi.

Tipi di legno

Esistono diversi modelli che determinano la differenza nella combustione di diversi tipi di legno. Prima di tutto, questa è la presenza di resine: aggiungono notevolmente il potere calorifico della legna da ardere. Il legno tenero brucia più facilmente a causa della sua bassa densità. Le rocce pesanti sostengono la combustione a lungo.

Mentre la densità del legno varia in modo significativo da specie a specie, il loro potere calorifico per unità di massa è quasi lo stesso (ad eccezione delle specie resinose di conifere). Indipendentemente dal tipo di alberi utilizzati per la legna da ardere, l'umidità è il fattore principale che influenza sia il processo di combustione che il risultato termico.

La conoscenza dei diversi tipi di legna consente di ottenere una combustione confortevole con un minor consumo di legna da ardere

Un elenco di caratteristiche di alcune specie di legno:

• acacia - brucia lentamente e dà molto calore, asciuga rapidamente, emette un caratteristico scoppiettio nel camino;
• betulla - si brucia rapidamente, si infiamma facilmente anche se bagnato, dà un fuoco uniforme e stabile;
• faggio - carburante ipercalorico, lascia poca cenere;
• quercia - alto potere calorifico, emette un odore gradevole durante la combustione, asciuga per molto tempo;
• pioppo - basso calore di combustione;
• alberi da frutta - brucia lentamente e in modo uniforme;
• conifere - fumo profumato, può sparare catrame, formare molta fuliggine.

Conoscere le basi della manipolazione del legno come combustibile ti consente di sentirti a tuo agio a bruciare con meno legna da ardere.

È importante solo non dimenticare la cosa principale: una fiamma aperta incontrollata può essere molto pericolosa per gli esseri viventi. Oltre alle ustioni da fiamme e braci, il fuoco può causare incomparabilmente più problemi se brucia in un incendio.

Temperatura di combustione e trasferimento di calore

Esiste una relazione diretta tra la temperatura della legna che brucia nella stufa e il trasferimento di calore: più calda è la fiamma, più calore emette nella stanza. La quantità di energia termica generata è influenzata da varie caratteristiche dell'albero. I valori calcolati possono essere trovati nella letteratura di riferimento.

Va notato che tutti gli indicatori standard sono stati calcolati in condizioni ideali:

• il legno è ben essiccato;
• il forno è chiuso;
• l'ossigeno viene fornito in porzioni dosate con precisione per mantenere il processo di combustione.

Naturalmente, è impossibile creare tali condizioni in una stufa domestica, quindi verrà rilasciato meno calore di quanto mostrano i calcoli. Pertanto, gli standard saranno utili solo per determinare la dinamica complessiva e il confronto delle caratteristiche.

La misurazione della temperatura di combustione della legna nel caminetto può essere eseguita solo con un pirometro - nessun altro dispositivo di misurazione è adatto a questo.

Se non si dispone di un dispositivo del genere, è possibile determinare visivamente gli indicatori approssimativi in ​​base al colore della fiamma. Ad esempio, una fiamma a bassa temperatura ha un colore rosso scuro. Una luce gialla indica una temperatura troppo alta ottenuta aumentando il tiraggio, ma in questo caso più calore evapora immediatamente attraverso il camino. Per una stufa o un caminetto, la temperatura di combustione più adatta è quella alla quale il colore della fiamma sarà il giallo, come, ad esempio, con la legna di betulla secca.

Le stufe moderne e le caldaie a combustibile solido, così come i caminetti di tipo chiuso, sono dotate di un sistema di controllo della fornitura d'aria per regolare il trasferimento di calore e l'intensità della combustione.

La temperatura di combustione della legna determina la velocità di trasferimento del calore del combustibile: più è alta, maggiore è l'energia termica rilasciata durante la combustione della legna da ardere. In questo caso il potere calorifico specifico del combustibile dipende dalle caratteristiche del legno.

Gli indicatori di scambio termico nella tabella sono indicati per la legna da ardere bruciata in condizioni ideali:

• contenuto minimo di umidità nel carburante;
• la combustione avviene in un volume chiuso;
• viene dosata la fornitura di ossigeno: viene fornita la quantità necessaria per la combustione completa.

Ha senso concentrarsi sui valori tabulari del potere calorifico solo per confrontare tra loro diversi tipi di legna da ardere: in condizioni reali, il trasferimento di calore del combustibile sarà notevolmente inferiore.

Cos'è la combustione

La combustione è un fenomeno isotermico, cioè una reazione con il rilascio di calore.

1. Riscaldamento. Il pezzo di legno deve essere riscaldato con una fonte di fuoco esterna alla temperatura di accensione. Quando viene riscaldato a 120-150 gradi, il legno inizia a carbonizzare e si forma carbone, capace di combustione spontanea. Quando viene riscaldato a 250-350 gradi, inizia il processo di decomposizione termica in componenti gassosi (pirolisi).

2. Combustione di gas di pirolisi. Un ulteriore riscaldamento porta ad una maggiore decomposizione termica e i gas di pirolisi concentrati divampano. Dopo lo scoppio, l'accensione inizia gradualmente a coprire l'intera zona di riscaldamento. Questo produce una fiamma giallo chiaro stabile.

3. Accensione. Un ulteriore riscaldamento accenderà il legno. La temperatura di accensione in condizioni naturali varia da 450 a 620 gradi. Il legno si accende sotto l'influenza di una fonte esterna di energia termica, che fornisce il riscaldamento necessario per una forte accelerazione della reazione termochimica.

L'infiammabilità del combustibile legnoso dipende da una serie di fattori:

• peso volumetrico, forma e sezione di un elemento in legno;
• il grado di umidità nel legno;
• forza di trazione;
• la posizione dell'oggetto da accendere rispetto al flusso d'aria (verticale o orizzontale);
• densità del legno (i materiali porosi si accendono più facilmente e più velocemente di quelli densi, ad esempio, è più facile accendere il legno di ontano rispetto alla quercia).

Per l'accensione è richiesta una buona, ma non eccessiva trazione - è richiesta una sufficiente quantità di ossigeno e una minima dissipazione dell'energia termica di combustione - è necessaria per riscaldare sezioni di legno adiacenti.

4. Combustione.In condizioni prossime all'ottimale, lo scoppio iniziale dei gas di pirolisi non svanisce, dall'accensione il processo si trasforma in una combustione stabile con una copertura graduale dell'intero volume di combustibile. La combustione è divisa in due fasi: combustione fumante e combustione ardente.

La combustione senza fiamma comporta la combustione del carbone, un prodotto solido del processo di pirolisi. Il rilascio di gas infiammabili è lento e non si accendono a causa di una concentrazione insufficiente. Le sostanze gassose, una volta raffreddate, condensano formando un caratteristico fumo bianco. Durante il processo di combustione, l'aria penetra in profondità nel legno, a causa della quale l'area di copertura si espande. La combustione a fiamma è fornita dalla combustione dei gas di pirolisi, mentre i gas caldi si muovono verso l'esterno.

La combustione viene mantenuta finché ci sono le condizioni per l'incendio: presenza di combustibile incombusto, fornitura di ossigeno, mantenimento del livello di temperatura richiesto.

5. Attenuazione. Se una delle condizioni non è soddisfatta, il processo di combustione si interrompe e la fiamma si spegne.

Per scoprire qual è la temperatura di combustione del legno, utilizzare un dispositivo speciale chiamato pirometro. Altri tipi di termometri non sono adatti a questo scopo.

Esistono raccomandazioni per determinare la temperatura di combustione del combustibile a legna in base al colore della fiamma. Le fiamme rosso scuro indicano una combustione a bassa temperatura, le fiamme bianche indicano temperature elevate a causa dell'aumento del tiraggio, in cui la maggior parte dell'energia termica va nel camino. Il colore ottimale della fiamma è il giallo, ecco come brucia la betulla secca.

Nelle caldaie e stufe a combustibile solido, così come nei camini chiusi, è possibile regolare il flusso d'aria nel focolare regolando l'intensità del processo di combustione e il trasferimento di calore.

Il potere calorifico indica quanta energia termica viene rilasciata durante la combustione della legna da ardere. Ma il combustibile solido ha un'altra caratteristica, la cui conoscenza può essere utile nella pratica: la produzione di calore. Questo è il livello di temperatura massimo che si può raggiungere quando si brucia la legna e dipende dalle proprietà del legno.

La legna a bassa densità brucia con una fiamma alta e leggera e allo stesso tempo emette una quantità di calore relativamente piccola; la legna da ardere di legno denso è caratterizzata da una maggiore produzione di calore a fiamma bassa.

Combustione completa e incompleta: cosa viene rilasciato quando la legna brucia

Non solo il legno può bruciare, ma anche i suoi prodotti (truciolato, fibra di legno, MDF) e metallo. Tuttavia, la temperatura di combustione è diversa per tutti i prodotti. Ad esempio: la temperatura di combustione dell'acciaio è di 2000 gradi, il foglio di alluminio - 350 e il legno inizia a prendere fuoco già a 120-150.

La combustione del legno alla fine produce fumo, dove il solido è fuliggine. L'intera composizione dei prodotti della combustione dipende interamente dai costituenti dell'albero. Il legno è composto principalmente dai costituenti più importanti: idrogeno, azoto, ossigeno e carbonio.

Se 1 kg di legna viene bruciato, i prodotti della combustione allo stato gassoso verranno rilasciati da qualche parte tra 7,5 e 8,0 metri cubi. In futuro, non sono più in grado di bruciare, ad eccezione del monossido di carbonio.

Prodotti della combustione del legno:

• Azoto;
• Monossido di carbonio;
• Diossido di carbonio;
• Vapore acqueo;
• Diossido di zolfo.

Il carattere che brucia può essere completo o incompleto. Ma entrambi si verificano con la formazione di fumo. In caso di combustione incompleta, alcuni prodotti della combustione possono ancora bruciare successivamente (fuliggine, monossido di carbonio, idrocarburi). Ma se c'è stata una combustione completa, i prodotti che si sono formati in futuro non sono in grado di bruciare (gas di zolfo e anidride carbonica, vapore acqueo).

Il rischio di incendio del legno è determinato dalle leggi della sua decomposizione termica sotto l'influenza di flussi di calore esterni, che inizia a una temperatura di 110 ° C.L'ulteriore riscaldamento è accompagnato dall'eliminazione dell'umidità libera e legata dal legno. Questo processo termina a una temperatura di 180 ° C, dopodiché inizia la decomposizione dei componenti meno resistenti al calore con il rilascio di CO 2 e H 2 O. A una temperatura di ~ 250 ° C, si verifica la pirolisi del legno con il rilascio di prodotti gassosi: CO, CH 2, H 2, CO 2, H 2 O. La miscela di gas sviluppata è infiammabile e può infiammarsi da una fonte di accensione. A temperature più elevate, la decomposizione termica del legno viene accelerata. La maggior parte dei gas combustibili, contenente fino al 25% di idrogeno e fino al 40% di idrocarburi combustibili, viene rilasciata nell'intervallo di temperatura da 350 a 450˚С.

Uno dei fattori importanti che determinano il rischio di incendio del legno è la sua capacità di accendere e diffondere la combustione quando riscaldato in aria.

La combustione del legno avviene sotto forma di combustione ardente e combustione senza fiamma. In condizioni di incendio, la principale quantità di calore viene rilasciata durante il periodo di combustione ardente (fino al 60%) e ~ 40% - durante il periodo di decadimento.

Gli indicatori di rischio di incendio per alcuni tipi di legno sono riportati nella Tabella 4.

Tabella 4 - Indicatori di pericolo di incendio di vari tipi di legno

Gli indicatori di temperatura del pericolo di incendio del legno - la temperatura di accensione e autoaccensione - sono determinati dalle leggi della sua decomposizione termica. I valori di questi indicatori per i diversi tipi di legno, come si può vedere dalla tabella 2, sono in un intervallo di temperatura piuttosto ristretto.

Il legno secco di tutte le specie è un materiale altamente infiammabile (B3) altamente combustibile (G4) con un'elevata capacità di generazione di fumo (D3). In termini di tossicità dei prodotti della combustione, il legno appartiene al gruppo dei materiali altamente pericolosi (T3). La velocità lineare di propagazione della fiamma sulla superficie è di 1-10 mm / s. Questa velocità dipende in modo significativo da una serie di fattori: specie di legno, il suo contenuto di umidità, il valore del flusso di calore in calo, l'orientamento della superficie in fiamme. Anche il tasso di combustione non è un valore costante: per vari tipi di legno, varia da 0,6 a 1,0 mm / min.

Nella costruzione, i materiali di finitura a base di legno sono ampiamente utilizzati: pannelli truciolari, pannelli di fibre, pannelli di legno, doghe, compensato. Tutti questi materiali sono infiammabili. Pannelli modificati, doghe, compensato. Tutti questi materiali sono infiammabili. La modifica del legno con polimeri, di regola, aumenta il suo rischio di incendio.

La tabella 5 mostra le caratteristiche di infiammabilità di alcuni materiali da costruzione a base di legno.

Tabella 5 - Infiammabilità dei materiali in legno

Fiamma diffusa sulla superficie del legno

Studi sperimentali sulla propagazione della fiamma sulla superficie dei materiali in legno utilizzando diversi metodi di prova hanno dimostrato che non solo le condizioni di esposizione termica esterna, ma anche il tipo di legno influisce sulle caratteristiche di propagazione della fiamma.

L'influenza delle specie legnose può essere rintracciata in una certa misura se si considerano i valori del cosiddetto indice di propagazione della fiamma (FLI).

L'IRP secondo GOST 12.1.044-89 è un indicatore complesso, poiché nel calcolo, oltre alla velocità di propagazione della fiamma nelle singole sezioni della superficie del campione e alla distanza di propagazione limite, utilizza anche i dati sulla temperatura massima di scarico fumi e il tempo per raggiungerlo. I materiali con IRP≤20 sono indicati come fiamma a diffusione lenta, con IRP˃20 - a fiamma a diffusione rapida. Tutti i tipi di legno appartengono a quest'ultimo gruppo di materiali. Il loro indice supera 55.

La tabella 4 mostra i valori IRI per campioni di legno non trattato con uno spessore di 19-25 mm.

Sebbene la maggior parte dei tipi di legno appartenga alla 3a classe, la più pericolosa, in termini di capacità di diffondere una fiamma sulla superficie delle strutture del soffitto durante un incendio, alcuni campioni di specie di conifere, come segue dalla tabella 6, hanno valori inferiori Dell'IRI e appartengono alla classe 2.

Tabella 6 - Valore IRP e classe in base alla capacità di propagazione della fiamma

Un aumento del flusso di calore alla superficie del legno provoca un aumento significativo della velocità di propagazione della fiamma. La fine del processo è possibile se il flusso di calore dalla propria fiamma diventa meno che critico per un dato materiale.

I test sui materiali da costruzione di finitura a base di legno in condizioni che simulano lo sviluppo di un incendio reale hanno mostrato velocità di propagazione della fiamma piuttosto elevate lungo di essi (tabella 7).

Tabella 7 - Velocità di propagazione della fiamma sui rivestimenti a base di legno

Capacità di generazione di fumo e tossicità dei prodotti della combustione del legno

Il rilascio di fumi tossici è il principale pericolo di incendio. Si manifesta nell'effetto tossico e irritante dei prodotti della combustione, nonché nel deterioramento della visibilità in un ambiente fumoso. La ridotta visibilità rende difficile l'evacuazione delle persone dalla zona di pericolo, il che, a sua volta, aumenta il rischio di avvelenamento da prodotti della combustione. La situazione in caso di incendio è ulteriormente complicata dal fatto che i gas di combustione si diffondono rapidamente nello spazio e penetrano in stanze lontane dalla fonte del fuoco. La concentrazione del fumo emesso e la sua natura dipendono dalle caratteristiche strutturali e dalla composizione chimica del materiale combustibile, dalle condizioni di combustione.

Più di 200 composti - prodotti di combustione incompleta - sono stati trovati nei fumi formati durante la combustione della legna. Il valore massimo di densità ottica durante la combustione di ciascuno dei tipi di legno dipende in modo complesso dalla densità del flusso termico esterno. Il coefficiente di produzione di fumo durante la decomposizione e la combustione in fiamme di diversi tipi di legno dipende dalla densità del flusso di calore esterno (Figura 14).

1 - abete rosso; 2 - pino vicino a Mosca; 3 - pino thongkaribe; 4 - ilim karagach; 5 - acacia keolai; 6 - castagna; 7 - acacia; 8- bacdan di eucalipto.

Figura 14 - Caratteristiche della generazione di fumo.

Analogo carattere estremo delle curve per la dipendenza dell'indice di tossicità dei prodotti della combustione del legno dalla densità del flusso termico esterno (Figura 15). Nella modalità di combustione senza fiamma del legno di abete rosso, la resa di CO è 70-240 volte superiore alla resa di CO durante la combustione a fiamma.

Nella modalità fumante nell'intervallo di temperatura 450-550 ° C, tutti i tipi di legno si manifestano come altamente pericolosi in termini di tossicità dei prodotti della combustione e appartengono al gruppo T3. Con un aumento dell'intensità dell'effetto termico fino a 60-65 kW / m2 (che corrisponde a una temperatura di 700-750) С), in base alla tossicità dei prodotti della combustione, il legno di diversi tipi passa nel gruppo di moderatamente materiali pericolosi T2.

1- tiglio; 2 - betulla; 3 - ilim karagach; 4 - quercia; 5 - pioppo tremulo; 6 - pino; 7 - abete rosso.

Figura 15 - Tossicità dei prodotti della combustione dalla temperatura di esposizione al calore.

Quando il legno brucia, si verifica una formazione di fumo abbastanza intensa. La maggiore quantità di fumo viene emessa durante la combustione di materiali in legno in modalità fumante (tabella 8).

Tabella 8 - Capacità di generazione di fumo dei materiali in legno quando testati in modalità fumante

4 Misure di sicurezza antincendio nella costruzione di edifici in legno

La temperatura di combustione della legna è già stata brevemente menzionata nella nostra pubblicazione su "", e oggi approfondiremo questo tema.

Siamo tutti abituati a credere che il carburante stesso stia bruciando. E sebbene la combustione sia impossibile senza di essa, il gas rilasciato dal carburante durante la combustione viene effettivamente acceso.È vero, affinché il legno inizi a emettere una quantità sufficiente di questo gas per l'accensione, ha bisogno di una temperatura elevata. E questa temperatura è diversa per i diversi tipi di legno e per le diverse condizioni. La struttura, la densità, l'umidità e altre caratteristiche influenzano la velocità e la quantità di gas rilasciato, perché alcuni tipi di legno divampano rapidamente, danno molto calore e luce, mentre altri sono molto difficili da accendere ed emettono molto meno calore di vorremmo. Questo diventa molto importante quando e soprattutto quando si scelgono i materiali per l'accensione. Nella tabella seguente sono riportate le temperature di combustione di alcuni comuni tipi di legno.

In tutta onestà si segnala che i gradi Celsius indicati in tabella sono dati per condizioni ideali (spazio chiuso, legna secca utilizzata e apporto di ossigeno controllato in volumi ottimali per la combustione), che si ottengono solo nelle caldaie, ma non in caso di incendio fatto in mezzo alla radura. Ma, nonostante questo, come guida, i dati nella tabella sono abbastanza adatti.

Maggiore è la temperatura di combustione della specie di albero scelta, maggiore è il calore che deve assorbire prima che il gas infiammabile inizi a evolversi da esso.

Per l'accensione, è meglio usare rocce con una bassa temperatura di combustione e rocce con un'alta temperatura di combustione come legna da ardere principale. Altrimenti, potresti incorrere in due tipi di problemi:

• La temperatura di combustione della legna selezionata è superiore alla temperatura generata dalla tua. Per questo motivo, il carburante semplicemente non si accenderà o richiederà ulteriore elaborazione, preparazione e preparazione.
• La temperatura di combustione della legna selezionata è bassa e, di conseguenza, viene generato calore insufficiente. Per questo motivo, potrebbe essere necessario cambiare la specie mentre si brucia combustibile o più legna.

Dai dati in tabella, possiamo concludere che la temperatura di combustione del pioppo ne fa una buona accensione, perché inizierà a bruciare attivamente già a 468 gradi Celsius, mentre, ad esempio, il pino dovrà riscaldarsi fino a 624 gradi. Se non c'è niente a portata di mano tranne la quercia, quindi per accenderlo, dovrai sudare molto per aumentare la temperatura di combustione a 840-900 gradi, e solo allora aggiungere tronchi di quercia. La bassa temperatura di combustione fa del pioppo un buon accendino, ma è meglio non utilizzarlo come combustibile principale a causa della sua bassa resa termica, indicata nella seconda colonna della tabella. Per questo ruolo, pino, betulla o la stessa quercia sono molto più adatti. Queste rocce producono più gas, quindi più luce e calore.

Non vedo molto senso ricordare i valori di tutte le colonne della tabella. è molto più facile usarlo come guida per costruire le proprie carte delle specie arboree, tenendo conto delle peculiarità della flora della propria regione. Una sequenza semplice come "prima si brucia la roccia X, poi si passa alla roccia Y" in tre o quattro passaggi è molto più facile da ricordare e utilizzare sul campo. Se non hai scelta sul campo, e hai solo un tipo di legno a portata di mano, dovrai lavorarci, ma se c'è ancora una scelta, è meglio farlo consapevolmente e deliberatamente. E sebbene la temperatura di combustione indicata in tabella sia caratteristica solo per condizioni ideali, parlando di esse, vale anche la pena ricordare due fattori che influenzano direttamente la temperatura di combustione: umidità e area di contatto.

Fattori che influenzano la temperatura di combustione

La temperatura di combustione della legna nella stufa non dipende solo dal tipo di legna. Anche il contenuto di umidità del legno e la forza di trazione, dovuta al design dell'unità di riscaldamento, sono fattori significativi.

Influenza dell'umidità

Nel legno appena tagliato, il contenuto di umidità raggiunge in media dal 45 al 65% - circa il 55%.La temperatura di combustione di tale legna da ardere non salirà ai valori massimi, poiché l'energia termica andrà ad evaporare l'umidità. Di conseguenza, il trasferimento di calore del carburante viene ridotto.

Per rilasciare la quantità di calore richiesta durante la combustione della legna, vengono utilizzati tre modi:

• quasi il doppio della legna appena tagliata viene utilizzata per riscaldare ambienti e cucinare (questo si traduce in un aumento dei costi del combustibile e nella necessità di frequenti manutenzioni del camino e dei condotti del gas, in cui si depositerà una grande quantità di fuliggine);
• la legna da ardere appena tagliata viene pre-essiccata (i tronchi vengono segati, divisi in tronchi, che vengono impilati sotto una tettoia - ci vogliono 1-1,5 anni per l'essiccazione naturale fino al 20% di umidità);
• si acquista legna da ardere secca (i costi finanziari sono compensati dall'elevato trasferimento di calore del combustibile).

Il potere calorifico della legna da ardere di betulla appena tagliata è piuttosto alto. È adatto anche il combustibile proveniente da frassino, carpino e altri legni duri appena tagliati.

Limitando l'apporto di ossigeno al forno, abbassiamo la temperatura di combustione del legno e riduciamo il trasferimento di calore del combustibile. La durata della combustione dell'inserto combustibile può essere aumentata chiudendo la serranda della caldaia o della stufa, ma il risparmio di carburante si trasforma in un basso rendimento di combustione a causa di condizioni non ottimali.

С 2Н2 2О2 = СО2 2Н2О Q (calore)

Il carbonio e l'idrogeno vengono bruciati quando viene fornito ossigeno (lato sinistro dell'equazione), risultando in calore, acqua e anidride carbonica (lato destro dell'equazione).

Affinché la legna secca possa bruciare alla massima temperatura, il volume d'aria che entra nella camera di combustione deve raggiungere il 130% del volume richiesto per il processo di combustione. Quando il flusso d'aria viene interrotto dagli smorzatori, si forma una grande quantità di monossido di carbonio e la ragione di ciò è una mancanza di ossigeno. Il monossido di carbonio (carbonio incombusto) entra nel camino, mentre la temperatura nella camera di combustione si abbassa e il trasferimento di calore del legno diminuisce.

Un approccio economico quando si utilizza una caldaia a combustibile solido su legno è installare un accumulatore di calore, che immagazzinerà il calore in eccesso generato durante la combustione del combustibile nella modalità ottimale, con una buona trazione.

Con le stufe a legna in questo modo non si risparmia carburante, poiché riscaldano direttamente l'aria. Il corpo di una massiccia stufa in mattoni è in grado di accumulare una parte relativamente piccola di energia termica, mentre nelle stufe in metallo, il calore in eccesso va direttamente nel camino.

Se apri il ventilatore e aumenti la spinta nel forno, aumenterà l'intensità della combustione e il trasferimento di calore del combustibile, ma aumenterà anche la perdita di calore. Con una combustione lenta della legna, la quantità di monossido di carbonio aumenta e il trasferimento di calore diminuisce.

Se una quantità insufficiente di ossigeno entra nel forno, l'intensità e la temperatura della combustione del legno diminuiscono e allo stesso tempo il suo trasferimento di calore diminuisce. Alcune persone preferiscono coprire il ventilatore nella stufa per prolungare il tempo di combustione di un segnalibro, ma di conseguenza, il carburante brucia con un'efficienza inferiore.

Se la legna viene bruciata in un caminetto aperto, l'ossigeno fluisce liberamente nel focolare. In questo caso il tiraggio dipende principalmente dalle caratteristiche del camino.

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

Ciò significa che quando l'ossigeno è disponibile, si verifica la combustione di idrogeno e carbonio, che si traduce in energia termica, vapore acqueo e anidride carbonica.

Per la massima temperatura di combustione del combustibile secco, circa il 130% dell'ossigeno necessario per la combustione deve entrare nel forno.Quando le alette di ingresso sono chiuse, viene generato monossido di carbonio in eccesso a causa della mancanza di ossigeno. Tale carbonio incombusto fuoriesce nel camino, ma all'interno del forno la temperatura di combustione si abbassa e il trasferimento di calore del combustibile diminuisce.

Le moderne caldaie a combustibile solido sono molto spesso dotate di speciali accumulatori di calore. Questi dispositivi accumulano una quantità eccessiva di energia termica generata durante la combustione del carburante, a condizione che vi sia una buona trazione e un'elevata efficienza. In questo modo puoi risparmiare carburante.

Nel caso delle stufe a legna, non ci sono così tante opportunità per risparmiare legna da ardere, poiché rilasciano immediatamente calore nell'aria. La stufa stessa è in grado di trattenere solo una piccola quantità di calore, ma la stufa in ferro non è affatto in grado di farlo: il calore in eccesso da esso entra immediatamente nel camino.

Quindi, con un aumento della spinta nel forno, è possibile ottenere un aumento dell'intensità della combustione del carburante e del suo trasferimento di calore. Tuttavia, in questo caso, la perdita di calore aumenta in modo significativo. Se assicuri la combustione lenta della legna nella stufa, il loro trasferimento di calore sarà inferiore e la quantità di monossido di carbonio sarà maggiore.

Si noti che l'efficienza di un generatore di calore influisce direttamente sull'efficienza della combustione della legna. Quindi, una caldaia a combustibile solido vanta un'efficienza dell'80% e una stufa - solo il 40%, e il suo design e il suo materiale sono importanti.

La temperatura raggiunta nella prima fase della combustione spontanea è significativamente più alta dello stesso indicatore per il periodo senza fiamma di combustione dei prodotti di decomposizione. Nella fase iniziale, un sottile strato di carbone si forma solo sulla superficie del legno e all'inizio non brucia, nonostante sia in uno stato rovente.

Il fatto è che in questa fase, quasi tutto l'ossigeno viene consumato per mantenere la fiamma e ha un accesso limitato ad altri prodotti di combustione. Il carbone inizia a decomporsi solo dal momento in cui la fase della combustione ardente è completamente completata.

La temperatura di accensione del materiale del legno, che garantisce il mantenimento di una combustione stabile, per la maggior parte delle varietà è di 250-300 gradi.

Un buon esempio di tale disposizione sono le travi e il rivestimento del tetto. Di conseguenza, il loro riscaldamento reciproco è inevitabile con un aumento simultaneo della spinta dell'aria nelle direzioni longitudinali.

Tutto quanto sopra costringe i costruttori a prendere misure speciali per proteggere le strutture in legno dagli effetti degli incendi.

Temperatura del fuoco in un fuoco di legna da ardere

Per una buona fiamma è necessaria aria, durante la combustione si verifica una reazione chimica e materia organica, contenuto nel legno viene convertito in vapore e anidride carbonica, emanando calore.

La legna da ardere preparata con diversi tipi di legno brucia in modo diverso. Alcuni bruciano rapidamente e brillantemente, altri lasciano molta cenere e bruciano noiosamente e per molto tempo, altri si bruciano a lungo e le loro braci danno molto calore.

La temperatura più alta è data dalla legna da ardere di faggio e carpino, fino a mille gradi Celsius. Il pioppo dà la temperatura più bassa, nemmeno la metà del calore di quest'ultimo. Ontano, pioppo tremulo, pino, tiglio, acacia, abete, betulla, quercia, larice brucia più forte del pioppo.

La temperatura di combustione è influenzata non solo dalla specie di legno, ma anche dalla disponibilità di accesso all'ossigeno, dal design del forno. Ad esempio, in una grande stufa in pietra, la legna brucia rapidamente, ma la stufa percepisce il loro calore e può cederlo all'ambiente per molto tempo. Al contrario, una piccola stufa - una stufa a ventosa non trattiene il calore, dandolo immediatamente alla stanza.

Qual è il processo di combustione

Una reazione isotermica in cui viene rilasciata una certa quantità di energia termica è chiamata combustione. Questa reazione attraversa diverse fasi successive.

Nella prima fase, il legno viene riscaldato da una fonte di fuoco esterna fino al punto di accensione. Quando si riscalda fino a 120-150 ℃, il legno si trasforma in carbone, che è in grado di combustione spontanea.Al raggiungimento di una temperatura di 250-350 ℃, i gas infiammabili iniziano a evolversi: questo processo è chiamato pirolisi. Allo stesso tempo, lo strato superiore del legno brucia, che è accompagnato da fumo bianco o marrone: si tratta di gas di pirolisi misti con vapore acqueo.

Nella seconda fase, a seguito del riscaldamento, i gas di pirolisi si accendono con una fiamma giallo chiaro. Si diffonde gradualmente su tutta la superficie del bosco, continuando a riscaldare il legno.

La fase successiva è caratterizzata dall'accensione del legno. Di norma, per questo, deve riscaldarsi fino a 450-620 ℃. Affinché il legno si accenda, è necessaria una fonte di calore esterna, che sarà abbastanza intensa da riscaldare rapidamente il legno e accelerare la reazione.

Inoltre, fattori come:

• trazione;
• contenuto di umidità del legno;
• sezione e forma della legna da ardere, nonché il loro numero in una scheda;
• struttura in legno: la legna da ardere sfusa brucia più velocemente del legno denso;
• posizionamento dell'albero rispetto al flusso d'aria - orizzontalmente o verticalmente.

Chiariamo alcuni punti. Poiché il legno umido, quando brucia, prima di tutto evapora il liquido in eccesso, si accende e brucia molto peggio del legno secco. Anche la forma è importante: i tronchi scanalati e seghettati si accendono più facilmente e più velocemente di quelli lisci e rotondi.

Il tiraggio nel camino deve essere sufficiente a garantire l'afflusso di ossigeno e dissipare l'energia termica all'interno del focolare a tutti gli oggetti in esso contenuti, ma non spegnere il fuoco.

Il quarto stadio della reazione termochimica è un processo di combustione stabile, che, dopo lo scoppio dei gas di pirolisi, copre tutto il combustibile nel forno. La combustione avviene in due fasi: combustione senza fiamma e combustione con una fiamma.

Nel processo di combustione senza fiamma, il carbone formato a seguito della pirolisi brucia, mentre i gas vengono rilasciati piuttosto lentamente e non possono accendersi a causa della loro bassa concentrazione. I gas condensanti producono fumo bianco mentre si raffreddano. Quando il legno brucia, l'ossigeno fresco penetra gradualmente all'interno, il che porta a un'ulteriore diffusione della reazione a tutti gli altri combustibili. La fiamma nasce dalla combustione dei gas di pirolisi, che si muovono verticalmente verso l'uscita.

Finché la temperatura richiesta viene mantenuta all'interno del forno, viene fornito ossigeno e c'è combustibile incombusto, il processo di combustione continua.

Se queste condizioni non vengono mantenute, la reazione termochimica passa allo stadio finale: l'attenuazione.

Processo di riscaldamento

Il riscaldamento è chiamato riscaldamento di un pezzo di superficie di legno da una fonte di calore separata a una temperatura sufficiente per l'accensione. 120-150 ° C sono sufficienti perché la legna inizi a carbonizzare molto lentamente.

Successivamente, il processo continua con la comparsa del carbone. A una temperatura di 250-350 ° C, il legno, sotto l'influenza di gradi elevati, inizia attivamente a decomporsi in componenti.

Inoltre, brucia, ma non c'è ancora fiamma e inizia ad apparire fumo bianco o marrone. Con un ulteriore riscaldamento, la percentuale di gas di pirolisi aumenta e si verifica un lampo, dopodiché il legno si infiamma.

Potenza termica del legno

Oltre al potere calorifico, cioè la quantità di energia termica rilasciata durante la combustione del combustibile, esiste anche il concetto di resa termica. Questa è la temperatura massima in una stufa a legna che può raggiungere una fiamma durante una combustione intensiva della legna. Anche questo indicatore dipende completamente dalle caratteristiche del legno.

In particolare, se il legno ha una struttura sciolta e porosa, brucia a temperature piuttosto basse, formando una fiamma alta e brillante, e dà abbastanza poco calore. Ma il legno denso, sebbene diventi molto peggio, anche con una fiamma debole e bassa dà alta temperatura e una grande quantità di energia termica.

Temperatura di accensione di varie rocce

Per avere un quadro completo dei parametri termici del legno, è meglio imparare il calore specifico di combustione di ogni tipo di legno ed essere consapevoli del loro trasferimento di calore. Quest'ultimo può essere misurato in un'ampia varietà di quantità, ma non è necessario fare affidamento interamente su dati tabulari, poiché in realtà non è realistico raggiungere condizioni ottimali per la combustione. Tuttavia, la tabella delle temperature di combustione del legno ti aiuterà a non essere confuso con la scelta del legno in base alle sue proprietà.

I valori riportati nelle varie tabelle per le temperature di combustione delle varie specie legnose sono di natura impeccabile e intendono rappresentare l'intero quadro, ma la temperatura pratica in forno non raggiungerà mai tali valori. Questo può essere spiegato da 2 fattori comuni e chiari:

• la temperatura più alta non verrà raggiunta, perché non sarà possibile asciugare completamente la legna da ardere in casa;
• il legno viene utilizzato con un'ampia varietà di livelli di umidità.

Umidità e intensità di combustione

Se il legno è stato abbattuto di recente, contiene dal 45 al 65% di umidità, a seconda della stagione e della specie. Con tale legna da ardere grezza, la temperatura di combustione nel camino sarà bassa, poiché una grande quantità di energia verrà spesa per l'evaporazione dell'acqua. Di conseguenza, il trasferimento di calore dalla legna da ardere grezza sarà piuttosto basso.

Esistono diversi modi per raggiungere la temperatura ottimale nel caminetto e rilasciare una quantità sufficiente di energia termica per riscaldarsi:

• Brucia il doppio del carburante alla volta per riscaldare la casa o cuocere il cibo. Questo approccio è irto di costi materiali significativi e aumento dell'accumulo di fuliggine e condensa sulle pareti del camino e nei passaggi.
• I tronchi grezzi vengono segati, tagliati in piccoli tronchi e posti sotto una tettoia ad asciugare. Di norma, la legna da ardere perde fino al 20% di umidità in 1-1,5 anni.
• La legna da ardere può essere acquistata già ben essiccata. Sebbene siano un po 'più costosi, il trasferimento di calore da essi è molto maggiore.

Allo stesso tempo, la legna da ardere di betulla grezza ha un potere calorifico piuttosto elevato. Inoltre, sono adatti per l'uso tronchi grezzi di carpino, frassino e altri tipi di legno con legno denso.

Le fasi principali della combustione della legna

La combustione del materiale legnoso può essere rappresentata come due fasi successive. Nella prima fase, i prodotti di decomposizione vengono bruciati in forma gassosa, che è accompagnata dalla formazione di una fiamma brillante.

La seconda fase di questo processo è la postcombustione senza fiamma del carbone formato nella fase iniziale.

L'influenza determinante sulla resistenza al fuoco di una struttura in legno (ad esempio una casa privata) è esercitata dalla prima di queste fasi, durante la quale si creano le condizioni ottimali per mantenere la propagazione della combustione.

Nonostante il tempo limitato, questo processo è accompagnato dal rilascio di una quantità significativa di calore.

Per un po ', entrambi questi processi procedono quasi contemporaneamente, dopodiché il rilascio di gas si interrompe e solo il carbone continua a bruciare. Allo stesso tempo, la velocità di combustione della maggior parte del materiale in legno dell'edificio è determinata dai seguenti fattori:

• peso volumetrico dell'intera struttura;
• contenuto di umidità del materiale da costruzione originale;
• temperatura ambiente;
• il rapporto tra spazi liberi e volume occupato dal legno.

Un materiale di legno con una struttura più densa (rovere, ad esempio) brucia più lentamente dello stesso pioppo tremulo, il che è spiegato dalla differenza nella loro conducibilità termica.

Quando si accende legno con un alto contenuto di umidità, una certa quantità di calore viene spesa per l'evaporazione dell'umidità. Di conseguenza, viene spesa meno energia termica per la decomposizione del materiale. Naturalmente, il legno secco, tenendo conto di tutto quanto sopra, brucia molto più velocemente.

Misure protettive costruttive

Le misure ignifughe in relazione alla maggior parte delle case in legno e altri edifici sono fornite con soluzioni progettuali appropriate, nonché grazie al loro trattamento con reagenti chimici speciali (ritardanti di fiamma).

La protezione di questo tipo viene realizzata aumentando la massa dei singoli elementi, ad eccezione degli spigoli appuntiti e delle parti fortemente sporgenti ("spigoli vivi"), utilizzando elementi in legno privi di vuoti.

Vengono utilizzati anche materiali isolanti resistenti al calore, protezione antincendio delle superfici delle strutture in legno con rivestimenti speciali. I rivestimenti protettivi sono utilizzati sotto forma di fogli di cemento-amianto (gesso) e intonaco fino a 1,5 centimetri di spessore.

Inoltre, al fine di ridurre l'indice di infiammabilità, il progetto riduce deliberatamente il numero di strutture con elementi in legno paralleli e vuoti tra di loro.

Ulteriori misure per contrastare la propagazione del fuoco richiedono il rispetto delle norme per la formazione di interruzioni del fuoco.

A ciò si può aggiungere la scomposizione di edifici con partizioni speciali e la corrispondente disposizione di aperture nei muri (finestre e porte) e tetti resistenti al fuoco. Tutte queste misure consentono di rafforzare la struttura in termini di capacità di resistere alla propagazione del fuoco.