» » Теплотворность древесины

Теплотворность древесины

Древесина

Теплотворность дров для разных пород дерева

Теплотворность древесины,
она же – теплота сгорания древесины,
она же – теплотворная способность древесины

Древесина – очень разнообразный по своим свойствам природный отопительный материал, который относится к восстанавливаемым видам топлива. Отопительная ценность древесины определяется её теплотворностью и зависит от многих факторов, каждый из которых может иметь очень широкие отклонения от нормы. Поэтому, теоретическое определение и расчёт теплотворности древесины носит исключительно обобщающий характер и даёт лишь приблизительные цифры. Точное определение теплотворности древесины возможно только в лабораторных условиях и будет верно лишь для исследуемого образца. При этом его (образец) просто сжигают в калориметре и смотрят на полученный результат.

Теплотворность древесины и теплотворность дров – близкие по значению понятия.
Про теплотворность дров более, подробно – «Дрова | Теплотворность дров»

  1. Древесинное вещество
  2. Теплотворность древесины
  3. Удельная теплотворность древесины
  4. Высшая (абсолютная) теплотворность древесины
  5. Низшая (рабочая) теплотворность древесины
  6. Низшая (рабочая) массовая удельная теплотворность
  7. Низшая (рабочая) объёмная удельная теплотворность
  8. Расчёт теплотворности древесины
  9. Таблица удельной теплотворности древесины
    для разных пород дерева
  10. Перевод единиц объёмной теплотворности древесины

Таблица удельной теплотворности древесины
для разных пород дерева

Порода дерева

Абсолютная
(высшая)
теплотворная
способность
древесины
(ккал/кг)

Рабочая
(низшая)
массовая
теплотворная
способность
древесины
(ккал/кг)

Рабочая
(низшая)
объёмная
теплотворная
способность
древесины
(ккал/дм3)
Плотность
древесины
(кг/дм3)
Предел
плотности
древесины
(кг/дм3)
Дуб 4753 4000 3240 0,810 0,690-1,03
Ясень ––||–– ––||–– 3000 0,750 0,520-0,950
Рябина (дерево) ––||–– ––||–– 2920 0,730 0,690-0,890
Яблоня ––||–– ––||–– 2880 0,720 0,660-0,840
Бук ––||–– ––||–– 2720 0,680 0,620-0,820
Акация ––||–– ––||–– 2680 0,670 0,580-0,850
Вяз ––||–– ––||–– 2640 0,660 0,560-0,820
Лиственница ––||–– ––||–– 2640 0,660 0,470-0,560
Клён ––||–– ––||–– 2600 0,650 0,470-0,560
Берёза ––||–– ––||–– 2600 0,650 0,510-0,770
Груша ––||–– ––||–– 2600 0,650 0,610-0,730
Каштан ––||–– ––||–– 2600 0,650 0,600-0,720
Кедр ––||–– ––||–– 2280 0,570 0,560-0,580
Сосна ––||–– ––||–– 2080 0,520 0,310-0,760
Липа ––||–– ––||–– 2040 0,510 0,440-0,800
Ольха ––||–– ––||–– 2000 0,500 0,470-0,580
Осина ––||–– ––||–– 1880 0,470 0,460-0,550
Ива ––||–– ––||–– 1840 0,460 0,490-0,590
Ель ––||–– ––||–– 1800 0,450 0,370-0,750
Верба ––||–– ––||–– 1800 0,450 0,420-0,500
Орех лесной ––||–– ––||–– 1720 0,430 0,420-0,450
Пихта ––||–– ––||–– 1640 0,410 0,350-0,600
Бамбук ––||–– ––||–– 1600 0,400 0,395-0,405
Тополь ––||–– ––||–– 1600 0,400 0,390-0,590

 

Прим.

  1. Все показатели таблицы, кроме абсолютной (высшей) теплотворности,
    соответствуют влажности древесины 12%
  2. Показатели плотности древесины взяты из
    «Справочник по массам авиационных материалов»
    изд. «Машиностроение» Москва 1975г

Древесинное вещество

Древесинное вещество – это материал, из которого состоят стенки клеток древесины.
Древесинное вещество – это твёрдая древесная масса без внутриклеточных пустот и околоклеточных полостей. Химический состав древесинного вещества практически всегда одинаков у древесины всех пород деревьев. В него входят, примерно – 60% целлюлозы, 30% лигнина, 7...9% сопутствующих углеводородов и 1...3% минеральных веществ. Соответственно, удельный вес древесинного вещества для разных пород деревьев – не особо отличается и, примерно равен 1540 кг/м3. Это больше, чем плотность воды. И, если бы древесина не имела пустотно-ячеистую структуру своего строения и в ней не было внутриклеточных пустот и околоклеточных полостей, то она (древесина) тонула-бы в воде, как камень. Древесинное вещество (материал стенок древесных клеток) – это главная теплотворная составляющая часть древесины, которая горит с выделением тепла.

Производство (прессование) древесных отопительных брикетов, евродров и пеллет – не что иное, как попытка уплотнить пустотно-ячеистую структуру древесины до состояния плотности древесинного вещества. Плотность качественного прессованного древесного топлива всегда выше единицы и начинается от 1,1 г/см3

Теплотворность древесины

Теплотворность, (теплота сгорания, теплотворная способность) древесины – это количество тепла, которое образуется при горении древесины. Вернее, теплотворность древесины – это количество тепла, которое образуется при горении древесинного вещества (главной теплотворной составляющей части древесины) и сопутствующих углеводородов (смол и эфирных масел).

Важный момент.
При горении древесины образуются водяные пары.
Образование водяных паров имеет двойственную природу происхождения. Во-первых, древесина очень гигроскопична, и вода в свободном виде просто находится в её пустотах и полостях. Во-вторых, водяные молекулы синтезируются непосредственно в процессе горения (температурного распада и окисления) углеводородных соединений, из которых, собственно, вся древесина и состоит.

В зависимости от того, учитывается или нет теплота горения топлива, расходуемая на испарение (синтез) воды и разогрев водяного пара – различают высшую и низшую (абсолютную и рабочую) теплотворность древесины

Удельная теплотворность древесины

Теплотворность древесины, отнесённая к занимаемой единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (удельной теплотворностью) древесины. Удельная теплотворность древесины – это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании её массовой или объёмной единицы (кг, тонны или дм3, м3). Величина удельной теплотворной способности древесины определяется количеством горючего материала, заключённого в её единице веса или объёма.

В зависимости от того, в массовых или объёмных единицах измерения был произведён учёт топлива, удельная теплотворность древесины может быть массовой или объёмной

Единицы для измерения массовой удельной теплотворности: Дж/кг, ккал/кг
Единицы для измерения объёмной удельной теплотворности: Дж/дм3, ккал/дм3

Для практических целей, больший интерес представляет объёмная удельная теплотворность древесины. Поскольку традиционно, дрова учитываются в объёмных единицах измерения (складометрах и кубометрах), то именно объёмная теплотворность древесины выходит на передний план и становится решающим фактором при определении качества дров, как вида топлива.

Высшая (абсолютная) теплотворность древесины

Теплотворность древесины называется высшей или абсолютной, если учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.

Теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения, называется скрытой теплотой горения

Высшая (абсолютная) теплотворность древесины определяется путём полного сжигания в калориметре исследуемого образца топлива с последующей конденсацией водяного пара и охлаждением всех продуктов горения к исходной температуре. За образец принимается 1кг абсолютно сухой древесины

Под абсолютно сухой древесиной подразумевается влажность такого образца дерева, при которой он, находясь в сушильном шкафу с температурой сушки 102...103ºС, не изменяет величину своей массы более чем на 1% в течение трёх суток

Низшая (рабочая) теплотворность древесины

Теплотворность древесины называется низшей или рабочей, если не учитывается теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения.

Теплота конденсации водяного пара, образующегося в процессе горения, называется скрытой теплотой горения

На практике, никогда не удаётся охладить продукты сгорания до состояния полной конденсации водяного пара. Поэтому, рабочая (низшая) теплотворность древесины имеет широкое практическое применение.

Низшая и высшая теплотворности древесины связаны между собой следующим образом:
Высшая теплотворность = низшая теплотворность + скрытая теплота горения
или так:
Низшая теплотворность = высшая теплотворность - скрытая теплота горения

Низшая (рабочая) теплотворность древесины определяется путём полного сжигания в калориметре исследуемого образца без последующего охлаждения всех продуктов горения к исходной температуре и без конденсации водяного пара. При этом, исследуемый образец не сушат и сжигают его «как есть». Перед лабораторными исследованиями просто фиксируют влажность образца и затем, обязательно указывают – при какой влажности древесины получен результат по определению её теплотворности.

Низшая (рабочая) теплотворность изменяется в зависимости от степени влажности древесины, поскольку влажность древесины – очень переменчивая величина.

Рабочая (низшая) теплотворность древесины всегда меньше, чем абсолютная

Низшая (рабочая) массовая удельная теплотворность древесины

Рабочая (низшая) теплотворность древесины, отнесённая к единице массы топлива, называется рабочей (низшей) массовой удельной теплотворностью древесины, или просто – массовой удельной теплотворностью. Массовая удельная теплотворность измеряется в Дж/кг, кал/кг, или в кратных к ним единицах.

Из определения рабочей теплотворности древесины вытекает следующее:

  1. Массовая удельная рабочая теплотворность древесины мало зависит от породы дерева, поскольку 1 кг абсолютно сухой древесины любой породы дерева содержит примерно равное количество горючего вещества, близкого по своему составу (см. Древесинное вещество).
  2. Массовая удельная рабочая теплотворность древесины напрямую зависит от её влажности

Причины зависимости массовой удельной рабочей теплотворности древесины от её влажности:

  1. Уменьшение количества горючего вещества на величину, равную весу влаги. Так, 1кг влажной древесины содержит чистого горючего древесинного вещества в количестве, равном 1кг минус вес влаги. В то время, когда 1кг абсолютно сухой древесины будет содержать именно 1кг чистого топлива.
  2. Увеличение скрытой теплоты горения, т.е. увеличение потери тепла на испарение влаги и нагревание водяного пара до средней температуры продуктов горения (≈800...1100°С).

Низшая (рабочая) объёмная удельная теплотворность древесины

Рабочая (низшая) теплотворность древесины, отнесённая к единице объёма топлива, называется рабочей (низшей) объёмной удельной теплотворностью древесины, или просто – объёмной удельной теплотворностью. Объёмная удельная теплотворность измеряется в Дж/дм3, ккал/дм3, или в кратных к ним единицах.

Конвертер единиц объёмной теплотворности (Дж/см3, кал/см3)

Объёмная удельная теплотворность древесины зависит от её плотности,
т.е. от концентрации древесинного вещества в единице объёма топлива

Пояснение:

Древесина имеет пористо-ячеистую структуру. Внутриклеточные полости и околоклеточные пустоты, уменьшают количество горючего древесинного вещества, заключённого в единице объёма топлива. Чем плотнее древесина, чем меньше в её объёме будет пустот и соответственно, будет больше концентрация горючего древесинного вещества – тем больше будет объёмная теплотворность такой древесины.

Поэтому:

Объёмная удельная теплотворность напрямую зависит от породы дерева, поскольку разные породы деревьев имеют различную плотность своей древесины и, соответственно – разное количество горючего (теплотворного) вещества в единице своего объёма

Объёмная удельная теплотворность определяется индивидуально для каждой породы дерева, является справочной величиной и имеет наибольшее практическое применение (см. Таблица удельной теплотворности древесины для разных пород дерева). А поскольку, низшая теплотворность древесины зависима от её влажности, то в таких таблицах обязательно указывается, для какой влажности древесины приведены значения величины её теплотворности.

Объёмная удельная теплота сгорания древесины широко применяется на практике, как качественная и количественная характеристика теплотворности дров

Ещё раз:
Объёмная удельная рабочая теплотворная способность древесины напрямую зависит от плотности древесины и её влажности. Объёмная удельная рабочая теплотворность древесины может изменяться в очень широких пределах, поскольку плотность древесины и её влажность – весьма нестабильные и изменчивые величины.

Расчёт теплотворности древесины

1. Расчёт абсолютной (высшей) теплотворной способности древесины

Пояснение к расчёту:
В лабораторных экспериментах по определению высшей теплотворности древесины фигурирует абсолютно сухой образец, весом 1кг. Очевидно, что в таком случае, речь больше идёт про абсолютную теплотворность материала стенок клеток древесины – древесинного вещества. Ибо, что ещё может быть в куске абсолютно сухой древесины, весом в 1кг?

Ответ, более чем прост – в 1кг абсолютно сухой древесины могут присутствовать иные углеводородные соединения, не являющимися древесным веществом. Прежде всего – это полиэфирные смолы и масла, которыми особенно богата древесина хвойных пород.

Поскольку, элементарный химический состав древесинного вещества практически всегда одинаков, а процентная разница между весовой теплотворностью древесинного вещества и заменяющими его углеводородами существенно не влияет на теплотворность единицы массы топлива, то – для дальнейших расчётов теплотворности древесины, принимаем за аксиому:

Высшая (абсолютная) теплотворность 1кг древесины мало зависит от породы дерева, принципиально равна величине абсолютной (высшей) теплотворной способности древесинного вещества и соответствует ≈ 4752.9 ккал/кг

Ход расчёта:
Высшая теплотворная способность (ВТС) древесины определяется как сумма теплотворных способностей всех её отдельно взятых химических элементов и вычисляется по формуле Менделеева:
Q(ВТС) = 81C + 300Н - 26O
где С, H и О – процентное содержание в топливе углерода, водорода и кислорода

Состав древесного вещества для любой породы дерева:
49,5% углерода, 6,3% водорода, 44,1% кислорода

Соответственно, получим:
Q(ВТС) = 81 x 49,5 + 300 x 6,3 – 26 x 44,1 = 4752.9 ккал/кг
(Полученная величина будет использована в формуле Надеждина при определении рабочей массовой удельной теплотворности древесины для влажности 12%)

2. Расчёт удельной массовой рабочей (низшей) теплотворной способности древесины

Массовая рабочая теплотворная способность древесины (МРТС) определяется по формуле Надеждина и находится в зависимости от влажности дров:

    для комнатно-сухой древесины, влажностью 7...18%
    Q(МРТС) = 4600 – 50 x W = 4600 - 50 x (7...18) = 4250...3700 ккал/кг
    для воздушно-сухой древесины, влажностью 25...30%
    Q(МРТС) = 4370 – 50 x W = 4370 - 50 x (25...30) = 3120...2870 ккал/кг
    для сплавной древесины, влажностью 50...70%
    Q(МРТС) = 3870 – 45 x W = 3870 – 45 x (50...70) = 1620...720 ккал/кг

где W – относительная влажность древесины в процентах,
4600, 4370, 3870 – значения массовой абсолютной (высшей) теплотворности древесины, которые высчитываются индивидуально для каждого образца, исходя из процентного соотношения абсолютно сухого древесного вещества и содержащейся в нём влаги.

Соответственно, для влажности 12%:
Q(МРТС) = 4600 – 50 x 12 = 4000 ккал/кг

3. Расчёт удельной объёмной рабочей (низшей) теплотворной способности древесины

Объёмная рабочая теплотворная способность древесины (ОРТС) определяется умножением массовой рабочей теплотворной способности на величину плотности древесины.

Например, средняя теплотворность для ясеня:
4000 ккал/кг X 0,750 кг/дм3 = 3000 ккал/дм3
Нижний предел теплотворности для ясеня:
4000 ккал/кг X 0,520 кг/дм3 = 2800 ккал/дм3
Верхний предел теплотворности для ясеня:
4000 ккал/кг X 0,950 кг/дм3 = 3800 ккал/дм3

где, 0,750 кг/дм3 – средняя плотность древесины ясеня
0,520 кг/дм3 и 0,950 кг/дм3 – нижний и верхний пределы
отклонения плотности для древесины ясеня

Плотность (удельный вес) древесины для разных пород дерева берём из «Справочника по массам авиационных материалов» изд. «Машиностроение» Москва 1975г. (см. таблица плотности древесины)

На основании таблицы плотности древесины, массовая удельная теплотворность от Надеждина была преобразована в объёмную теплотворность в зависимости от породы дерева, при влажности 12%.

По результатам расчёта, из полученных данных, составлена:
Таблица удельной теплотворности древесины для разных пород дерева

Перевод единиц объёмной теплотворности древесины

Сайт tehnopost.kiev.ua предлагает уникальный онлайн-калькулятор для перевода (конвертирования) единиц объёмной теплотворности древесины, дров и других видов топлива.

Конвертер единиц объёмной теплотворности (Дж/см3, кал/см3)

Дополнительно, сайт tehnopost.kiev.ua предлагает набор онлайн-калькуляторов для прямого и обратного перевода альтернативных единиц измерения физических величин, связанных с теплотехникой и термодинамикой.

Внимание! У Вас нет прав для просмотра скрытого текста.

Онлайн-конвертеры теплотехника на tehnopost.kiev.ua

  1. Калории => в джоули, киловатт-часы и кратные им единицы
  2. Килокалории => в джоули, киловатт-часы и кратные им единицы
  3. Мегакалории => в джоули, киловатт-часы и кратные им единицы
  4. Гигакалории => в джоули, киловатт-часы и кратные им единицы
  1. Джоули => в калории, киловатт-часы и кратные им единицы
  2. Килоджоули => в калории, киловатт-часы и кратные им единицы
  1. Киловатт-часы => в Джоули, калории и кратные им единицы
  1. Единицы объёмной теплотворности (Дж/см3, кал/см3)

Скачать программу «Конвертер единиц и величин»

Теплотворность древесины, дров на tehnopost.kiev.ua

  1. Древесинное вещество
  2. Теплотворность древесины
  3. Удельная теплотворность древесины
  4. Высшая (абсолютная) теплотворность древесины
  5. Низшая (рабочая) теплотворность древесины
  6. Низшая (рабочая) массовая удельная теплотворность
  7. Низшая (рабочая) объёмная удельная теплотворность
  8. Расчёт теплотворности древесины
  9. Таблица удельной теплотворности древесины
    для разных пород дерева
  10. Перевод единиц объёмной теплотворности древесины

Альтернативное Отопление: древесина, дерево, теплота, дрова, теплотворность, горение, топливо

(5)
Виктор

25 декабря 2014 08:39

      Большое спасибо за интересную, полезную, своевременную информацию. Успехов Вам!
aceras

15 февраля 2016 10:07

Very usefull! Thank You very much!
Гость

14 марта 2016 13:43

Інформація та цифри неправдиві. Теплотворність любої сухої породи дерев -------10.2 МДж на кожен кілограм.
Гость

15 марта 2016 07:30

Цитата: Гость
Інформація та цифри неправдиві. Теплотворність любої сухої породи дерев -------10.2 МДж на кожен кілограм.

Вы бы дяденька, ссылочку давали, откуда такую цифру взяли. Я ведь тоже могу написать что теплотворность любой сухой древесины равна 1 219 210.2 МДж на килограмм. И что дальше?
Гость

22 ноября 2016 14:24

gdy ugsjg paiwji iHhkJ
Добавление комментария
Имя: * (любое имя)
E-Mail: * (любой e-mail)
Текст: *
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив

Набор онлайн-калькуляторов для перевода единиц и величин

Работа и энергия

Электроенергия

Древесина - альтернативное топливо, которое заменит традиционные энергоносители
горение, дерево, древесина, дрова, дровяное, комфорт, котёл, микроклимат, отопление, пиролиз, помещение, температура, тепло, теплота, теплотворность, топливо