El procés de cremar o fumar tabac: característiques i danys

Llindar de temperatura per cremar llenya de diverses espècies

Depenent de l'estructura i densitat de la fusta, així com de la quantitat i característiques de les resines, depenen la temperatura de combustió de la llenya, el seu poder calorífic i les propietats de la flama.
Si l’arbre és porós, es cremarà molt intensament i intensament, però no donarà temperatures de combustió elevades: l’indicador màxim és de 500 ℃. Però la fusta més densa, com el carpen, el freixe o el faig, es crema a una temperatura d’uns 1000 ℃. La temperatura de combustió és lleugerament inferior per al bedoll (aproximadament 800 ℃), així com per al roure i el làrix (900 ℃). Si parlem d’espècies com l’avet i el pi, llavors s’il·luminen al voltant de 620-630 ℃.

Rendiment de la calefacció de llenya: taula de les principals espècies

Tenint en compte els diferents tipus de fusta, al final, es poden notar algunes diferències: algunes d’elles cremen amb molta intensitat i perfectament, mentre que hi ha una calor forta, mentre que d’altres amb prou feines fan foc, deixant pràcticament sense calor. El punt aquí no és en absolut la seva sequedat o humitat, sinó en la seva estructura i composició, així com en l’estructura de l’arbre.

Tot i això, val la pena prestar atenció al fet que un arbre humit s’encén i crema molt malament, mentre que queda una gran quantitat de cendra, que té un efecte negatiu a la xemeneia, es tapen fortament.

La producció de calor més alta es troba en el roure, el faig, el bedoll, el làrix o el carpen, però aquestes espècies són les més rendibles i costoses. Per tant, s’utilitzen molt poques vegades i després en forma d’encenalls o serradures. La transferència de calor més baixa es produeix en àlber, vern i tremolor. Hi ha una taula que mostra les principals roques i la seva producció de calor.

Taula d'algunes de les principals roques i la seva transferència de calor:

• Freixe, faig: 87%;
• Carpina: 85%;
• Roure - 75, 70%;
• Làrix: 72%;
• Bedoll - 68%;
• Avet: 63%;
• Linden - 55%;
• Pi: 52%;
• Aspen: 51%;
• Àlber: 39%.

Les coníferes tenen una temperatura de combustió baixa, per la qual cosa és millor utilitzar-les per encendre un foc obert (foc). Tot i això, la fusta de pi es crema molt ràpidament i és capaç de cremar-se durant molt de temps, ja que conté una gran quantitat de resines, de manera que aquesta espècie és capaç de retenir la calor durant molt de temps. Tanmateix, és millor no utilitzar espècies de coníferes per escalfar-se, ja que quan es crema es formen molts gasos de combustió que s’instal·len en forma de sutge a la xemeneia i s’han de netejar, ja que s’obstrueix ràpidament.

Característiques tèrmiques de la fusta

Les espècies de fusta difereixen en densitat, estructura, quantitat i composició de resines. Tots aquests factors afecten el poder calorífic de la fusta, la temperatura a la qual es crema i les característiques de la flama.

La fusta d’àlber és porosa, la llenya es crema amb força, però l’indicador de temperatura màxima només arriba als 500 graus. Les espècies de fusta denses (faig, freixe, carpa), quan es cremen, emeten més de 1000 graus de calor. Els indicadors de bedoll són lleugerament inferiors: uns 800 graus. El làrix i el roure es fan més calents i donen fins a 900 graus centígrads. La llenya de pi i avet es crema a 620-630 graus.

La llenya de bedoll té la millor relació qualitat-eficiència i cost: és econòmicament poc rendible escalfar amb fustes més cares amb altes temperatures de combustió.

L’avet, l’avet i el pi són adequats per fer focs; aquestes coníferes proporcionen una calor relativament moderada. Però no es recomana utilitzar aquesta llenya en una caldera de combustible sòlid, en una estufa o llar de foc; no emeten prou calor per escalfar eficaçment la llar i cuinar els aliments, es consumeixen amb la formació d’una gran quantitat de sutge.

Es considera que la llenya de baixa qualitat és combustible feta d’aspen, til·ler, àlber, salze i vern; la fusta porosa emet poca calor quan es crema. El vern i alguns altres tipus de fusta "dispara" amb carbons durant la combustió, cosa que pot provocar un incendi si la llenya s'utilitza per disparar una xemeneia oberta.

A l’hora de triar, també heu de fixar-vos en el grau d’humitat de la fusta: la llenya crua es crema pitjor i deixa més cendra.

Propietats tèrmiques de la fusta

Els diferents tipus de fusta produeixen diferents quantitats de calor. Per exemple, la fusta seca i envellida genera més calor que la fusta acabada de serrar. Això s’atribueix al fet que a la primera reacció química tota la calor passa a la vaporització de l’aigua de l’arbre. Com menys humitat hi hagi al material, més aviat es pot obtenir calor. Les fustes dures cremen més que les fustes toves i emfatitzen més calor. Algunes de les espècies arbòries més valuosesamb bons paràmetres tèrmics són:

Tot i això, la fusta d’aquests arbres és cara, a causa de la qual cosa la majoria dels casos s’utilitzen residus industrials i explotació forestal com a combustible.

En aquest vídeo, sabreu com comprovar el contingut d’humitat de la llenya:

L’ús de la fusta en funció de la seva capacitat tèrmica

A l’hora d’escollir un tipus de llenya, convé tenir en compte la relació entre el cost i la capacitat tèrmica d’una fusta en concret. Com es demostra a la pràctica, la millor opció es pot considerar llenya de bedoll, en què aquests indicadors estan millor equilibrats. Si compreu llenya més cara, els costos seran menys eficients.

Per escalfar una casa amb una caldera de combustible sòlid, no es recomana utilitzar tipus de fusta com l’avet, el pi o l’avet. El cas és que, en aquest cas, la temperatura de combustió de la fusta a la caldera no serà prou elevada i s’acumularà molta sutge a les xemeneies.

Baixa eficiència tèrmica també en llenya de vern, aspen, til·ler i àlber per la seva estructura porosa. A més, de vegades, el vern i alguns altres tipus de llenya es disparen amb carbons durant el procés de combustió. En el cas d’un forn obert, aquestes microexplosions poden provocar incendis.

Tipus de fusta

Hi ha diversos patrons que determinen la diferència de combustió de diferents tipus de fusta. En primer lloc, és la presència de resines: afegeixen notablement el poder calorífic de la llenya. La fusta tova es crema més fàcilment a causa de la seva baixa densitat. Les roques pesades mantenen la combustió durant molt de temps.

Tot i que la densitat de la fusta varia significativament d’espècies a espècies, el seu poder calorífic per unitat de massa és pràcticament el mateix (a excepció de les espècies resinoses de coníferes). Independentment del tipus d’arbres que s’utilitzessin per a la llenya, la humitat és el principal factor que afecta tant el procés de combustió com el resultat tèrmic.

El coneixement de diferents tipus de fusta permet obtenir una combustió còmoda amb un menor consum de llenya

Una llista de característiques d'algunes espècies de fusta:

• acàcia - crema lentament i dóna molta calor, s’asseca ràpidament, emet un característic cruixit a la xemeneia;
• Bedoll - es crema ràpidament, s’encén fàcilment fins i tot mullat, dóna un foc uniforme i estable;
• faig - combustible ric en calories, deixa poca cendra;
• roure - alt poder calorífic, emet una olor agradable durant la combustió, s’asseca durant molt de temps;
• àlber - baixa calor de combustió;
• arbres fruiters - cremar lentament i uniformement;
• coníferes - fum fragant, pot disparar quitrà, formar molt de sutge.

Conèixer els fonaments bàsics de la manipulació de la fusta com a combustible us permetrà cremar còmodament amb menys llenya.

Només és important no oblidar el més important: una flama oberta incontrolada pot ser molt perillosa per als éssers vius. A més de les cremades de flames i brases, el foc pot provocar un desastre incomparablement més gran quan es crema en un foc.

Temperatura de combustió i transferència de calor

Hi ha una relació directa entre la temperatura de la llenya que crema a l’estufa i la transferència de calor: com més calenta és la flama, més calor emet a l’habitació. La quantitat d'energia calorífica generada està influenciada per diverses característiques de l'arbre. Els valors calculats es poden trobar a la literatura de referència.

Cal tenir en compte que tots els indicadors estàndard es van calcular en condicions ideals:

• la fusta està ben assecada;
• el forn està tancat;
• l’oxigen es subministra en porcions mesurades amb precisió per mantenir el procés de combustió.

Naturalment, és impossible crear aquestes condicions en una estufa domèstica, de manera que s’alliberarà menys calor del que mostren els càlculs. Per tant, els estàndards només seran útils per determinar la dinàmica general i la comparació de característiques.

La mesura de la temperatura de combustió de la llenya a la xemeneia només es pot realitzar amb un piròmetre; no hi són adequats altres dispositius de mesura.

Si no disposeu d'aquest dispositiu, podeu determinar visualment els indicadors aproximats en funció del color de la flama. Per exemple, una flama de baixa temperatura té un color vermell fosc. Una llum groga indica una temperatura massa alta obtinguda en augmentar el calat, però en aquest cas s’evapora més calor immediatament a través de la xemeneia. Per a una estufa o llar de foc, la temperatura de combustió més adequada serà en què el color de la flama sigui groc, com, per exemple, amb la fusta de bedoll seca.

Les modernes estufes i calderes de combustible sòlid, així com les xemeneies de tipus tancat, estan equipades amb un sistema de control de subministrament d’aire per ajustar la transferència de calor i la intensitat de la combustió.

La temperatura de combustió de la fusta determina les taxes de transmissió de calor del combustible: com més alta sigui, més energia calorífica s’allibera durant la combustió de la llenya. En aquest cas, el valor calorífic específic del combustible depèn de les característiques de la fusta.

Els indicadors de transmissió de calor de la taula s’indiquen per a llenya cremada en condicions ideals:

• contingut mínim d’humitat en el combustible;
• la combustió té lloc en un volum tancat;
• es dosifica el subministrament d’oxigen: es subministra la quantitat necessària per a la combustió completa.

És lògic centrar-se en els valors tabulars del poder calorífic només per comparar diferents tipus de llenya entre si: en condicions reals, la transferència de calor del combustible serà sensiblement menor.

Què és la combustió

La combustió és un fenomen isotèrmic, és a dir, una reacció amb l'alliberament de calor.

1. Escalfament. La peça de fusta s’ha d’escalfar amb una font de foc externa a la temperatura d’encesa. Quan s’escalfa a 120-150 graus, la fusta comença a carbonitzar-se i es forma carbó, capaç de combustió espontània. Quan s’escalfa a 250-350 graus, s’inicia el procés de descomposició tèrmica en components gasosos (piròlisi).

2. Combustió de gasos de piròlisi. Un escalfament addicional comporta un augment de la descomposició tèrmica, i els gasos concentrats de piròlisi flareixen. Després del brot, l’encesa comença a cobrir tota la zona de calefacció. Això produeix una flama groga clara estable.

3. Encès. Un escalfament addicional encendrà la fusta. La temperatura d’encesa en condicions naturals oscil·la entre els 450 i els 620 graus. La fusta s’encén sota la influència d’una font d’energia tèrmica externa, que proporciona l’escalfament necessari per a una forta acceleració de la reacció termoquímica.

La inflamabilitat del combustible per a llenya depèn de diversos factors:

• pes volumètric, forma i secció d’un element de fusta;
• el grau d’humitat de la fusta;
• força de tracció;
• la ubicació de l'objecte a encendre en relació amb el flux d'aire (vertical o horitzontal);
• densitat de la fusta (els materials porosos s’encenen amb més facilitat i rapidesa que els densos, per exemple, és més fàcil encendre la fusta de vern que el roure).

Per a l’encesa, es requereix una tracció bona, però no excessiva (es requereix un subministrament suficient d’oxigen i una mínima dissipació de l’energia tèrmica de combustió), per escalfar les seccions adjacents de fusta.

4. Combustió.En condicions properes a l'òptima, el brot inicial de gasos de piròlisi no s'esvaeix, a partir de la ignició, el procés es converteix en una combustió estable amb una cobertura gradual de tot el volum de combustible. La combustió es divideix en dues fases: la combustió ardent i en flames.

La combustió implica la combustió del carbó, un producte sòlid del procés de piròlisi. L’alliberament de gasos inflamables és lent i no s’encenen a causa d’una concentració insuficient. Les substàncies gasoses, quan es refreden, es condensen i formen un fum blanc característic. En el procés de fumar, l’aire penetra profundament a la fusta, per la qual cosa la zona de cobertura s’expandeix. La combustió de la flama és proporcionada per la combustió de gasos de piròlisi, mentre que els gasos calents es mouen cap a l'exterior.

La combustió es manté sempre que hi hagi condicions d’incendi: la presència de combustible no cremat, subministrament d’oxigen, mantenint el nivell de temperatura requerit.

5. Atenuació. Si no es compleix una de les condicions, el procés de combustió s’atura i la flama s’apaga.

Per esbrinar quina és la temperatura de combustió de la fusta, utilitzeu un dispositiu especial anomenat piròmetre. Altres tipus de termòmetres no són adequats per a aquest propòsit.

Hi ha recomanacions per determinar la temperatura de combustió del combustible de fusta pel color de la flama. Les flames de color vermell fosc indiquen una combustió a baixa temperatura, les flames blanques indiquen temperatures elevades a causa de l’augment de la corrent d’aire, en què la major part de l’energia calorífica entra a la xemeneia. El color òptim de la flama és el groc, així es crema el bedoll sec.

A les calderes i estufes de combustible sòlid, així com a les xemeneies tancades, és possible ajustar el flux d’aire a la llar de foc ajustant la intensitat del procés de combustió i la transferència de calor.

El poder calorífic indica quanta energia calorífica s’allibera durant la combustió de la llenya. Però el combustible sòlid té una altra característica, el coneixement de la qual pot ser útil a la pràctica: la producció de calor. Aquest és el nivell màxim de temperatura que es pot assolir en cremar fusta i depèn de les propietats de la fusta.

La fusta de baixa densitat es crema amb una flama alta i, al mateix temps, emet una quantitat relativament petita de calor; la llenya de llenya densa es caracteritza per augmentar la producció de calor a poca flama.

Combustió completa i incompleta: alliberament quan es crema la fusta

No només es pot cremar fusta, sinó també els seus productes (aglomerat, taulers de fibra, MDF), a més de metall. Tot i això, la temperatura de combustió és diferent per a tots els productes. Per exemple: la temperatura de combustió de l'acer és de 2000 graus, el paper d'alumini és de 350 i la fusta comença a inflamar-se a 120-150.

La crema de llenya produeix finalment fum, on el sòlid és sutge. Tota la composició dels productes de combustió depèn completament dels components de l'arbre. La fusta es compon principalment dels components més importants: hidrogen, nitrogen, oxigen i carboni.

Si es crema 1 kg de fusta, els productes de combustió en estat gasós s’alliberaran entre els 7,5 i els 8,0 metres cúbics. En el futur, ja no són capaços de cremar, excepte el monòxid de carboni.

Productes de combustió de la fusta:

• Nitrogen;
• Monoxid de carboni;
• Diòxid de carboni;
• Vapor d'aigua;
• Diòxid de sulfur.

La gravació de caràcters pot ser completa o incompleta. Però tots dos es produeixen amb la formació de fum. En cas de combustió incompleta, alguns productes de combustió encara poden cremar més tard (sutge, monòxid de carboni, hidrocarburs). Però si hi va haver una combustió completa, els productes que es van formar en el futur no són capaços de cremar-se (gasos de sofre i diòxid de carboni, vapor d’aigua).

El perill de foc de la fusta està determinat per les lleis de la seva descomposició tèrmica sota la influència dels fluxos de calor externs, que comencen a una temperatura de 110˚С.Un escalfament addicional s’acompanya de l’eliminació de la fusta de la humitat lliure i lligada. Aquest procés finalitza a una temperatura de 180˚C, després de la qual cosa comença la descomposició dels components menys resistents a la calor amb l'alliberament de CO 2 i H 2 O. A una temperatura de ~ 250˚C, es produeix la piròlisi de la fusta amb l'alliberament de productes gasosos: CO, CH 2, H 2, CO 2, H 2 O. La barreja de gasos evolucionats és inflamable i pot inflamar-se per una font d’ignició. A temperatures més altes, s’accelera la descomposició tèrmica de la fusta. La major part dels gasos combustibles, que contenen fins a un 25% d’hidrogen i fins a un 40% d’hidrocarburs combustibles, s’alliberen en un rang de temperatura de 350 a 450˚С.

Un dels factors importants que determinen el perill de foc de la fusta és la seva capacitat per encendre i difondre la combustió quan s’escalfa a l’aire.

La crema de llenya es produeix en forma de combustió ardent i fum. En condicions d'incendi, la major quantitat de calor s'allibera durant el període de combustió en flames (fins a un 60%) i ~ 40% durant el període de fum.

Els indicadors de perill d'incendi per a alguns tipus de fusta es mostren a la taula 4.

Taula 4 - Indicadors de perill d'incendi de diversos tipus de fusta

Els indicadors de temperatura del risc d'incendi de la fusta (la temperatura d'encesa i autoignició) estan determinats per les lleis de la seva descomposició tèrmica. Els valors d’aquests indicadors per a diferents tipus de fusta, tal com es pot veure a la taula 2, es troben en un rang de temperatura força estret.

La fusta seca de totes les espècies és un material altament inflamable (B3) altament combustible (G4) amb una gran capacitat de generació de fum (D3). Pel que fa a la toxicitat dels productes de combustió, la fusta pertany al grup de materials altament perillosos (T3). La velocitat lineal de propagació de la flama sobre la superfície és d’1-10 mm / s. Aquesta velocitat depèn significativament de diversos factors: les espècies de fusta, el seu contingut d'humitat, la magnitud del flux de calor que cau, l'orientació de la superfície de combustió. La taxa de fumar tampoc no és un valor constant: per a diferents tipus de fusta, oscil·la entre 0,6 i 1,0 mm / min.

En la construcció, s’utilitzen àmpliament materials d’acabat a base de fusta: aglomerats, taulers de fibra, panells de fusta, llistons, fusta contraxapada. Tots aquests materials són inflamables. Panells modificats, llistons, fusta contraxapada. Tots aquests materials són inflamables. La modificació de la fusta amb polímers, per regla general, augmenta el seu risc d'incendi.

La taula 5 mostra les característiques d’inflamabilitat d’alguns materials de construcció a base de fusta.

Taula 5 - Inflamabilitat de materials de fusta

La flama es va estendre per la superfície de la fusta

Els estudis experimentals de propagació de la flama sobre la superfície de materials de fusta mitjançant diferents mètodes d’assaig han demostrat que no només les condicions d’exposició al calor extern, sinó també el tipus de fusta afecta les característiques de la propagació de la flama.

La influència de les espècies de fusta es pot rastrejar fins a cert punt quan es consideren els valors de l’anomenat índex de propagació de flama (FLI).

L'IRP segons GOST 12.1.044-89 és un indicador complex, ja que a l'hora de calcular-lo, a més de la velocitat de propagació de la flama en seccions individuals de la superfície de la mostra i la distància de propagació limitant, també utilitza dades sobre la temperatura màxima d'escapament gasos de combustió i el temps per arribar-hi. Els materials amb IRP≤20 s’anomenen flama de propagació lenta, amb IRP˃20 - a flama de propagació ràpida. Tots els tipus de fusta pertanyen a aquest darrer grup de materials. El seu índex supera els 55.

La taula 4 mostra els valors IRI per a mostres de fusta sense tractar amb un gruix de 19-25 mm.

Tot i que la majoria de tipus de fusta pertanyen a la tercera classe, la més perillosa, en termes de capacitat d’estendre una flama per la superfície de les estructures del sostre durant un incendi, algunes mostres d’espècies de coníferes, tal i com es desprèn de la taula 6, tenen valors inferiors De l’IRI i pertanyen a la 2a classe.

Taula 6 - Valor i classe d’IRP segons la capacitat d’estendre la flama

Un augment del flux de calor a la superfície de la fusta provoca un augment significatiu de la velocitat de propagació de la flama. La finalització del procés és possible si el flux de calor de la seva pròpia flama esdevé menys que crític per a un determinat material.

Les proves de materials de construcció d’acabats a base de fusta en condicions que simulen el desenvolupament d’un foc real van mostrar taxes de propagació de flama força elevades al llarg d’elles (taula 7).

Taula 7 - Velocitat de propagació de la flama sobre revestiments a base de fusta

Capacitat de generar fum i toxicitat dels productes de combustió de la fusta

L’alliberament de fums tòxics és el perill d’incendi dominant. Es manifesta en l’efecte tòxic i irritant dels productes de combustió, així com en el deteriorament de la visibilitat en un entorn fumat. La disminució de la visibilitat dificulta l’evacuació de les persones de la zona de perill, cosa que, al seu torn, augmenta el risc d’intoxicacions per productes de combustió. La situació d’un incendi es complica encara més pel fet que els gasos de combustió s’estenen ràpidament a l’espai i penetren a les habitacions allunyades de la font del foc. La concentració de fum emès i la seva naturalesa depenen de les característiques estructurals i de la composició química del material combustible, de les condicions de combustió.

S’han trobat més de 200 compostos, productes de combustió incompleta, als gasos de combustió formats durant la combustió de la fusta. El valor màxim de la densitat òptica durant la combustió de cadascun dels tipus de fusta depèn d’una manera complexa de la densitat del flux de calor extern. El coeficient de producció de fum durant la descomposició i la combustió ardent de diferents tipus de fusta depèn de la densitat del flux de calor extern (figura 14).

1 - avet; 2 - pi a prop de Moscou; 3 - pi thongkaribe; 4 - ilim karagach; 5 - acàcia keolai; 6 - castanyer; 7 - acàcia; 8- bacdan d’eucaliptus.

Figura 14 - Característiques de la generació de fum.

Un caràcter extrem similar de les corbes per a la dependència de l’índex de toxicitat dels productes de combustió de la fusta de la densitat del flux de calor extern (figura 15). En el mode de combustió ardent de la fusta d’avet, el rendiment de CO és 70-240 vegades superior al rendiment de CO durant la combustió de la flama.

En el mode de fumar en el rang de temperatura de 450-550 ° C, tots els tipus de fusta es manifesten com a altament perillosos pel que fa a la toxicitat dels productes de combustió i pertanyen al grup T3. Amb un augment de la intensitat de l’efecte tèrmic fins a 60-65 kW / m2 (que correspon a una temperatura de 700-750) С), segons la toxicitat dels productes de combustió, la fusta de diferents tipus passa al grup de materials perillosos T2.

1- til·ler; 2 - bedoll; 3 - ilim karagach; 4 - roure; 5 - aspen; 6 - pi; 7 - avet.

Figura 15 - Toxicitat dels productes de combustió per temperatura d'exposició a la calor.

Quan es crema la fusta, es produeix una formació de fum força intensa. La major quantitat de fum s’emet quan es crema material de fusta en mode de fumar (taula 8).

Taula 8 - Capacitat de generar fum de materials de fusta quan es prova en mode de fumar

4 Mesures de seguretat contra incendis en la construcció d'edificis de fusta

La temperatura de combustió de la fusta ja s'ha esmentat breument a la nostra publicació sobre "", i avui aprofundirem en aquest tema.

Tots estem acostumats a creure que el combustible en si mateix està cremant. I, tot i que la combustió és impossible sense ella, el gas alliberat pel combustible durant la combustió s’encén.És cert, perquè la fusta comenci a emetre una quantitat suficient d’aquest gas per a la seva ignició, necessita una temperatura elevada. I aquesta temperatura és diferent per a diferents tipus de fusta i per a diferents condicions. L’estructura, la densitat, la humitat i altres característiques afecten la velocitat i la quantitat de gas alliberat, ja que alguns tipus de fusta s’encenen ràpidament, donen molta calor i llum, mentre que d’altres són molt difícils d’encendre i emeten molta menys calor que ens agradaria. Això esdevé molt important quan, i sobretot a l’hora d’escollir materials per a l’encesa. La taula següent mostra les temperatures de combustió d'alguns tipus de fusta comuns.

Per ser justos, cal tenir en compte que els graus centígrads indicats a la taula es donen per a condicions ideals (espai tancat, fusta seca utilitzada i subministrament controlat d’oxigen en volums òptims per a la combustió), que només s’aconsegueixen a les calderes, però no en un foc fet al mig de la clariana. Tot i això, a títol orientatiu, aquestes taules són bastant adequades.

Com més alta sigui la temperatura de combustió de les espècies d’arbres escollides, més calor haurà d’absorbir abans que comenci a evolucionar el gas inflamable.

Per a l’encesa, és millor utilitzar roques amb una temperatura de combustió baixa i roques amb una temperatura elevada com a llenya principal. En cas contrari, podeu trobar dos tipus de problemes:

• La temperatura de combustió de la fusta seleccionada és superior a la generada per la vostra. A causa d'això, el combustible simplement no s'encendrà o requerirà processament, preparació i preparació addicionals.
• La temperatura de combustió de la fusta seleccionada és baixa i, com a resultat, es genera una calor insuficient. Per aquest motiu, és possible que hàgiu de canviar l’espècie a mesura que es crema combustible o més fusta.

A partir de les dades de la taula, podem concloure que la temperatura de combustió de l’àlber fa que sigui un bon foc, ja que començarà a cremar activament ja a 468 graus centígrads, mentre que, per exemple, el pi s’haurà d’escalfar fins a 624 graus. Si no hi ha res a la mà excepte el roure, per encendre-ho, haureu de suar molt per elevar la temperatura de combustió a 840-900 graus i només després afegir troncs de roure. La baixa temperatura de combustió fa que l'àlber sigui un bon encès, però és millor no utilitzar-lo com a combustible principal a causa de la seva escassa producció de calor, que s'indica a la segona columna de la taula. Per a aquest paper, el pi, el bedoll o el mateix roure són molt més adequats. Aquestes roques produeixen més gas, per tant, més llum i calor.

No veig gaire sentit recordar els valors de totes les columnes de la taula. és molt més fàcil utilitzar-lo com a guia per construir les vostres pròpies cartes d’espècies arbòries, tenint en compte les peculiaritats de la flora de la vostra regió. Una seqüència simple com "primer cremem roca X, després canvem a roca Y" en tres o quatre passos és molt més fàcil de recordar i utilitzar al camp. Si no teniu cap opció al camp i només teniu a la mà un tipus de fusta, haureu de treballar-hi, però si encara hi ha una opció, és millor fer-la conscientment i deliberadament. I, tot i que la temperatura de combustió indicada a la taula només és característica per a les condicions ideals, parlant-ne, també val la pena esmentar dos factors que afecten directament la temperatura de combustió: la humitat i la zona de contacte.

Factors que afecten la temperatura de combustió

La temperatura de combustió de la llenya a l'estufa depèn no només del tipus de llenya. Els factors significatius són també el contingut d’humitat de la fusta i la força de tracció, que es deu al disseny de la unitat de calefacció.

Influència de la humitat

En fusta acabada de tallar, el contingut d’humitat arriba del 45 al 65%, de mitjana, aproximadament el 55%.La temperatura de combustió d’aquesta llenya no pujarà als valors màxims, ja que l’energia tèrmica anirà evaporant la humitat. En conseqüència, es redueix la transferència de calor del combustible.

Per tal d’alliberar la quantitat de calor necessària durant la combustió de la fusta, s’utilitzen tres maneres:

• gairebé el doble de llenya acabada de tallar s’utilitza per escalfar habitacions i cuinar (això es tradueix en un augment dels costos del combustible i la necessitat d’un manteniment freqüent de la xemeneia i els conductes de gas, en els quals s’instal·larà una gran quantitat de sutge);
• la llenya acabada de tallar està prèviament assecada (els troncs es serren, es divideixen en troncs que s’apilen sota un dosser; es necessiten entre 1 i 1,5 anys per assecar-se fins a un 20% d’humitat natural);
• es compra llenya seca (els costos financers es compensen amb l’alta transferència de calor del combustible).

El poder calorífic de la llenya de bedoll acabada de tallar és força elevat. També són aptes per al seu ús els combustibles fets de cendra acabada de tallar, carp i altres espècies de fusta dura.

En limitar el subministrament d’oxigen al forn, reduïm la temperatura de combustió de la fusta i reduïm la transferència de calor del combustible. La durada de la combustió de l'insert de combustible es pot augmentar tancant l'amortidor de la caldera o estufa, però l'estalvi de combustible es converteix en una eficiència de combustió baixa a causa de condicions no òptimes.

С 2Н2 2О2 = СО2 2Н2О Q (calor)

El carboni i l’hidrogen es cremen quan es subministra oxigen (costat esquerre de l’equació), donant lloc a calor, aigua i diòxid de carboni (costat dret de l’equació).

Perquè la fusta seca es cremi a la temperatura màxima, el volum d’aire que entra a la cambra de combustió ha d’assolir el 130% del volum necessari per al procés de combustió. Quan els amortidors apaguen el flux d’aire, es forma una gran quantitat de monòxid de carboni i la raó d’això és la manca d’oxigen. El monòxid de carboni (carboni sense cremar) entra a la xemeneia, mentre la temperatura de la cambra de combustió baixa i la transferència de calor de la fusta disminueix.

Un enfocament econòmic quan s’utilitza una caldera de combustible sòlid a la fusta és instal·lar un acumulador de calor, que emmagatzemarà l’excés de calor generat durant la combustió en el mode òptim, amb una bona tracció.

Amb les estufes de llenya, no podreu estalviar combustible d’aquesta manera, ja que escalfen directament l’aire. El cos d’una estufa massiva de maó pot acumular una part relativament petita d’energia tèrmica, mentre que a les estufes metàl·liques l’excés de calor va directament a la xemeneia.

Si obriu el bufador i augmenteu l’empenta al forn, augmentarà la intensitat de combustió i la transferència de calor del combustible, però també augmentarà la pèrdua de calor. Amb una combustió lenta de la fusta, augmenta la quantitat de monòxid de carboni i disminueix la transferència de calor.

Si entra una quantitat insuficient d’oxigen al forn, disminueix la intensitat i la temperatura de la combustió de la fusta i, alhora, disminueix la seva transferència de calor. Algunes persones prefereixen tapar el bufador de l’estufa per ampliar el temps de combustió d’un marcador, però, com a resultat, el combustible es crema amb una eficiència inferior.

Si es crema llenya en una xemeneia oberta, l’oxigen flueix lliurement a la llar de foc. En aquest cas, el calat depèn principalment de les característiques de la xemeneia.

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

Això significa que quan es disposa d’oxigen, es produeix la combustió d’hidrogen i carboni, la qual cosa provoca energia calorífica, vapor d’aigua i diòxid de carboni.

Per a la temperatura màxima de combustió del combustible sec, aproximadament el 130% de l’oxigen necessari per a la combustió ha d’entrar al forn.Quan les tapes d’entrada són tancades, es genera un excés de monòxid de carboni per manca d’oxigen. Aquest carboni no cremat s’escapa a la xemeneia, però a l’interior del forn la temperatura de combustió baixa i la transferència de calor del combustible disminueix.

Les calderes modernes de combustible sòlid sovint estan equipades amb acumuladors de calor especials. Aquests dispositius acumulen una quantitat excessiva d’energia tèrmica generada durant la combustió del combustible, sempre que hi hagi una bona tracció i una alta eficiència. D’aquesta manera podeu estalviar combustible.

En el cas de les estufes de llenya, no hi ha tantes oportunitats per estalviar llenya, ja que alliberen immediatament calor a l’aire. La mateixa estufa és capaç de retenir només una petita quantitat de calor, però la cuina de ferro no és capaç d'això, ja que l'excés de calor que entra a la xemeneia immediatament.

Així, amb un augment de l’empenta al forn, és possible aconseguir un augment de la intensitat de la combustió del combustible i de la seva transferència de calor. No obstant això, en aquest cas, la pèrdua de calor augmenta significativament. Si assegureu la combustió lenta de la llenya a l’estufa, la seva transferència de calor serà menor i la quantitat de monòxid de carboni serà més gran.

Tingueu en compte que l’eficiència d’un generador de calor afecta directament l’eficiència de la crema de llenya. Per tant, una caldera de combustible sòlid compta amb un 80% d’eficiència i una estufa, només un 40%, i el seu disseny i matèria.

La temperatura assolida en la primera etapa de combustió espontània és significativament superior al mateix indicador del període de combustió sense flama dels productes de descomposició. A la fase inicial, només es forma una fina capa de carbó a la superfície de la fusta i, al principi, no crema, tot i que es troba en un estat roent.

El fet és que en aquesta etapa, gairebé tot l’oxigen es consumeix per mantenir la flama i té un accés limitat a altres productes de combustió. El carbó comença a descompondre's només a partir del moment en què l'etapa de combustió ardent es completa completament.

La temperatura d’ignició del material de fusta, que garanteix el manteniment d’una combustió estable, per a la majoria de varietats és de 250-300 graus.

Un bon exemple d’aquest tipus d’arranjament són les bigues i el revestiment del sostre. Com a resultat, el seu escalfament mutu és inevitable amb un augment simultani de l'embranzida de l'aire en direccions longitudinals.

Tot això obliga els constructors a prendre mesures especials per protegir les estructures de fusta dels efectes dels focs oberts.

Temperatura del foc en una llenya

Per obtenir una bona flama, es necessita aire, durant la combustió es produeix una reacció química i es produeix matèria orgànica, que conté la fusta es converteix en vapor i diòxid de carboni, que desprèn calor.

La llenya preparada a partir de diferents tipus de fusta es crema de manera diferent. Alguns cremen de forma ràpida i brillant, d’altres deixen molta cendra i cremen tediosament i durant molt de temps, d’altres es cremen durant molt de temps i els seus carbons donen molta calor.

La temperatura més alta la dóna la llenya de faig i carpins, fins a mil graus centígrads. L’àlber dóna la temperatura més baixa, ni tan sols la meitat de la calor d’aquesta última. El vern, el trèmol, el pi, el til·ler, l’acàcia, l’avet, el bedoll, el roure, el làrix es cremen més fort que l’àlber.

La temperatura de la combustió està influïda no només per les espècies de fusta, sinó també per la disponibilitat d’accés a l’oxigen, el disseny del forn. Per exemple, en una estufa de pedra gran, la llenya es crema ràpidament, però l'estufa percep la seva calor i pot donar-la al medi ambient durant molt de temps. Al contrari, una petita estufa: una estufa de ventre no reté la calor, donant-la immediatament a l’habitació.

Què és el procés de combustió

Una reacció isotèrmica en què s’allibera una certa quantitat d’energia tèrmica s’anomena combustió. Aquesta reacció passa per diverses etapes successives.

En la primera etapa, la fusta s’escalfa per una font de foc externa fins al punt d’encesa. Com que s’escalfa fins a 120-150 ℃, la fusta es converteix en carbó vegetal, que és capaç de combustió espontània.En arribar a una temperatura de 250-350 ℃, els gasos inflamables comencen a evolucionar, aquest procés s’anomena piròlisi. Al mateix temps, la capa superior de les llums de fusta, que s’acompanya de fum blanc o marró, són gasos de piròlisi barrejats amb vapor d’aigua.

A la segona etapa, com a resultat de l’escalfament, els gasos de piròlisi s’encenen amb una flama de color groc clar. A poc a poc s’estén per tota la zona de la fusta, continuant escalfant la fusta.

La següent etapa es caracteritza per l’encesa de la fusta. Per regla general, per a això, s’ha d’escalfar fins a 450-620 ℃. Perquè la fusta s’encengui, es necessita una font externa de calor, que serà prou intensa per escalfar ràpidament la fusta i accelerar la reacció.

A més, hi ha factors com:

• tracció;
• contingut d'humitat de la fusta;
• secció i forma de llenya, així com el seu número en una pestanya;
• estructura de fusta: la llenya solta crema més ràpidament que la fusta densa;
• col·locació de l'arbre en relació amb el flux d'aire - horitzontalment o verticalment.

Aclarim alguns punts. Com que la fusta humida, quan es crema, evapora en primer lloc l’excés de líquid, s’encén i crema molt pitjor que la fusta seca. La forma també importa: els troncs amb nervadures i dentats s’encenen amb més facilitat i rapidesa que els rodons i llisos.

El calat de la xemeneia ha de ser suficient per assegurar el flux d’oxigen i dissipar l’energia tèrmica a l’interior de la llar de foc a tots els objectes que hi ha, però no bufar el foc.

La quarta etapa de la reacció termoquímica és un procés de combustió estable que, després de l’esclat dels gasos de piròlisi, cobreix tot el combustible del forn. La combustió té lloc en dues fases: la de fumar i cremar-se amb una flama.

En el procés de fumar, el carbó format com a resultat de la piròlisi es crema, mentre que els gasos s’alliberen amb força lentitud i no es poden inflamar a causa de la seva baixa concentració. Els gasos condensants produeixen fum blanc quan es refreden. Quan la fusta es crema, l’oxigen fresc penetra gradualment a l’interior, cosa que condueix a una nova propagació de la reacció a la resta de combustibles. La flama sorgeix de la combustió de gasos de piròlisi, que es mouen verticalment cap a la sortida.

Mentre es mantingui la temperatura necessària a l’interior del forn, es subministra oxigen i hi ha combustible sense cremar, el procés de combustió continua.

Si no es mantenen aquestes condicions, la reacció termoquímica passa a la fase final: atenuació.

Procés d’escalfament

L’escalfament s’anomena escalfar un tros de superfície de fusta des d’una font de calor independent fins a una temperatura suficient per a la ignició. 120-150 ° C són suficients perquè la fusta comenci a carbonitzar-se molt lentament.

Més tard, el procés continua amb l’aparició de carbó. A una temperatura de 250-350 ° C, la fusta, sota la influència de graus alts, comença a descompondre’s activament en components.

A més, fa foc, però encara no hi ha flama i comença a aparèixer fum blanc o marró. Amb un escalfament addicional, augmenta el percentatge de gasos de piròlisi i es produeix un flash, després del qual s’encén la llenya.

Potència calorífica de la fusta

A més del poder calorífic, és a dir, la quantitat d’energia calorífica alliberada durant la combustió del combustible, també hi ha el concepte de producció de calor. Aquesta és la temperatura màxima en una estufa de llenya que pot assolir una flama en el moment de la crema intensiva de llenya. Aquest indicador també depèn completament de les característiques de la fusta.

En particular, si la fusta té una estructura solta i porosa, crema a temperatures bastant baixes, formant una flama intensa i brillant i dóna poca calor. Però la fusta densa, tot i que flama molt pitjor, fins i tot amb una flama feble i baixa proporciona una temperatura elevada i una gran quantitat d’energia tèrmica.

Temperatura d’ignició de diverses roques

Per obtenir una imatge completa dels paràmetres tèrmics de la fusta, és millor aprendre la calor específica de la combustió de cada tipus de fusta i tingueu en compte la seva transferència de calor. Aquest últim es pot mesurar en una gran varietat de quantitats, però no cal confiar completament en dades tabulars, ja que en realitat no és realista aconseguir unes condicions òptimes de combustió. Tot i això, la taula de temperatures de la llenya us ajudarà a no confondre’s amb l’elecció de la fusta segons les seves propietats.

Els valors que es donen a les diverses taules per a les temperatures de combustió de diverses espècies de fusta tenen una naturalesa impecable i estan pensats per representar el quadre sencer, però la temperatura pràctica al forn mai no assolirà aquests valors. Això es pot explicar per dos factors comuns i clars:

• no s’assolirà la temperatura més alta, ja que no es podrà assecar completament la llenya a casa;
• la fusta s'utilitza amb una gran varietat de nivells d'humitat.

Humitat i intensitat de combustió

Si la fusta s’ha tallat recentment, conté entre un 45 i un 65% d’humitat, segons l’estació i l’espècie. Amb aquesta llenya crua, la temperatura de combustió a la xemeneia serà baixa, ja que es gastarà una gran quantitat d’energia en l’evaporació de l’aigua. En conseqüència, la transferència de calor de la llenya crua serà força baixa.

Hi ha diverses maneres d’aconseguir la temperatura òptima a la xemeneia i alliberar una quantitat suficient d’energia calorífica per escalfar-se:

• Cremeu el doble de combustible alhora per escalfar la casa o cuinar els aliments. Aquest enfocament està ple de costos materials significatius i una major acumulació de sutge i condensat a les parets de la xemeneia i als passadissos.
• Els troncs crus es serren, es tallen en petits troncs i es col·loquen sota un dosser per assecar-los. Com a regla general, la llenya perd fins a un 20% d’humitat en 1-1,5 anys.
• La llenya es pot comprar ja ben seca. Tot i que són una mica més cars, la transferència de calor d’ells és molt més gran.

Al mateix temps, la llenya de bedoll cru té un poder calorífic força elevat. A més, es poden utilitzar troncs en brut de carpins, freixes i altres tipus de fusta amb fusta densa.

Les principals etapes de la combustió de la fusta

La combustió de material de fusta es pot representar com a dues etapes successives. En la primera fase, els productes de descomposició es cremen en forma gasosa, que s’acompanya de la formació d’una flama brillant.

La segona etapa d’aquest procés és la postcombustió sense flama del carbó format a la fase inicial.

La influència decisiva sobre la resistència al foc d'una estructura de fusta (una casa privada, per exemple) la exerceix la primera d'aquestes etapes, durant les quals es creen condicions òptimes per mantenir la propagació de la combustió.

Tot i el temps limitat, aquest procés s’acompanya de l’alliberament d’una quantitat important de calor.

Durant un temps, tots dos processos procedeixen gairebé simultàniament, després del qual s’allibera l’alliberament de gasos i només el carbó continua cremant. Al mateix temps, la velocitat a la qual es crema la major part del material de fusta de l'edifici es determina pels següents factors:

• pes volumètric de tota l’estructura;
• contingut d'humitat del material de construcció original;
• temperatura ambient;
• la proporció d’espais lliures al volum ocupat per la fusta.

Un material de fusta d’estructura més densa (roure, per exemple) crema més lentament que el mateix aspen, cosa que s’explica per la diferència de conductivitat tèrmica.

Quan s’encén fusta amb un alt contingut d’humitat, es gasta una certa quantitat de calor en l’evaporació de la humitat. Com a resultat, es gasta menys energia tèrmica en la descomposició del material. Naturalment, la fusta seca, tenint en compte tot l’anterior, crema molt més ràpidament.

Mesures de protecció constructives

Les mesures ignífuges en relació amb la majoria de cases de fusta i altres estructures es proporcionen amb solucions de disseny adequades, així com pel seu tractament amb reactius químics especials (ignífugs).

La protecció d'aquest tipus es realitza augmentant la massa d'elements individuals, a excepció de les vores punxegudes i les parts fortament sortints ("arestes afilades"), mitjançant elements de fusta exempts de buits.

També s’utilitzen materials d’aïllament resistents a la calor, protecció contra el foc de les superfícies d’estructures de fusta amb recobriments especials. Els recobriments de protecció s’utilitzen en forma d’espais en blanc i guix d’amiant-ciment (guix) de fins a 1,5 centímetres de gruix.

A més, per reduir l’índex d’inflamabilitat, el disseny redueix deliberadament el nombre d’estructures amb elements de fusta paral·lels i buits entre ells.

Les mesures addicionals per combatre la propagació del foc requereixen el compliment de les normes per a la formació de tallafocs.

A això s’hi pot afegir la degradació d’edificis amb envans especials i la disposició corresponent d’obertures de parets (finestres i portes) i cobertes resistents al foc. Totes aquestes mesures permeten enfortir l’estructura pel que fa a la seva capacitat de resistència a la propagació del foc.