Le bois de chauffage est la source d’énergie thermique la plus ancienne et la plus traditionnelle, qui est un type de combustible renouvelable. Par définition, le bois de chauffage est un morceau de bois proportionné au foyer, utilisé pour allumer et entretenir un feu dans celui-ci. En termes de qualité, le bois de chauffage est le combustible le plus instable au monde.

Cependant, la composition en pourcentage en poids de toute masse de bois est à peu près la même. Il comprend jusqu'à 60 % de cellulose, jusqu'à 30 % de lignine, 7...8 % d'hydrocarbures associés. Le reste (1...3%) -

Norme nationale pour le bois de chauffage

Opère sur le territoire de la Russie
GOST 3243-88 Bois de chauffage. Caractéristiques
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Norme de temps Union soviétique définit :

1. Assortiment de bois de chauffage par taille
2. Quantité autorisée de bois pourri
3. Gamme de bois de chauffage par pouvoir calorifique
4. Méthodologie de calcul de la quantité de bois de chauffage
5. Exigences de transport et de stockage
   bois de chauffage

De toutes les informations GOST, les plus précieuses sont les méthodes de mesure des piles de bois et les coefficients de conversion des valeurs d'une mesure pliée en une mesure dense (d'un mètre pliant à un mètre cube). Par ailleurs, l'intérêt de limiter la pourriture du cœur et de l'aubier (pas plus de 65 % de la surface finale), ainsi que l'interdiction de la pourriture externe, présentent un certain intérêt. Il est tout simplement difficile d’imaginer un bois de chauffage aussi pourri à notre époque cosmique de recherche de qualité.

Concernant le pouvoir calorifique,
puis GOST 3243-88 divise tout le bois de chauffage en trois groupes :

Comptabilité du bois de chauffage

Pour prendre en compte toute valeur matérielle, le plus important est les voies et méthodes de calcul de sa quantité. La quantité de bois de chauffage peut être prise en compte soit en tonnes et en kilogrammes, soit en mètres cubes et décimètres pliés. En conséquence - en unités de mesure de masse ou volumétriques

1. Comptabilisation du bois de chauffage en unités de mesure de masse
   (en tonnes et kilogrammes)
   Cette méthode de comptabilisation du bois de chauffage est extrêmement rarement utilisée en raison de son encombrement et de sa maladresse. Elle a été empruntée aux menuisiers et constitue une méthode alternative dans les cas où il est plus facile de peser le bois de chauffage plutôt que de déterminer son volume. Ainsi, par exemple, lors de livraisons en gros de bois de chauffage, il peut parfois être plus facile de peser les wagons et les camions de bois chargés, plutôt que de déterminer le volume de « chapeaux » de bois informes qui s’élèvent dessus.

   Avantages
   
   - facilité de traitement de l'information pour un calcul ultérieur du pouvoir calorifique total du combustible lors des calculs d'ingénierie thermique. Parce que le pouvoir calorifique d'une mesure pondérale de bois de chauffage est calculé en fonction et reste pratiquement inchangé pour tout type de bois, quels que soient sa situation géographique et son degré. Ainsi, lors de la comptabilisation du bois de chauffage en unités de masse, le poids net du matériau combustible est pris en compte moins le poids de l'humidité, dont la quantité est déterminée par un humidimètre.

   Défauts
   comptabilisation du bois de chauffage en unités de mesure de masse
   - la méthode est absolument inacceptable pour mesurer et comptabiliser des lots de bois de chauffage dans des conditions d'exploitation forestière sur le terrain, lorsque l'équipement spécial requis (balances et humidimètre) peut ne pas être disponible
   - le résultat de la mesure de l'humidité n'a plus d'importance, le bois de chauffage devient rapidement humide ou sèche à l'air

2. Comptabilisation du bois de chauffage en unités de mesure volumétriques
   (en mètres cubes et décimètres pliés)
   Cette méthode de comptabilisation du bois de chauffage est devenue la plus largement utilisée car elle est la plus simple et la plus simple. moyen rapide prise en compte de la masse de bois de feu. Par conséquent, la comptabilité du bois de chauffage est effectuée partout en unités de mesure volumétriques - mètres pliés et mètres cubes (mesures pliées et denses)

   Avantages
   comptabilisation du bois de chauffage en unités de mesure volumétriques
   - extrême simplicité de mesure des piles de bois avec un mètre linéaire
   - le résultat de la mesure est facilement contrôlé et reste inchangé pendant longtemps et il n'y a aucun doute
   - la méthodologie de mesure des lots boisés et les coefficients de conversion des valeurs d'une mesure pliée en une mesure dense sont standardisés et précisés dans

   Défauts
   comptabilisation du bois de chauffage en unités de mesure de masse
   - le prix de la simplicité de comptabilisation du bois de chauffage en unités volumétriques est la complication de davantage calculs thermotechniques pour calculer le pouvoir calorifique total du bois de chauffage (il faut prendre en compte le type de bois, l'endroit où il pousse, le degré de pourriture du bois, etc.)

Pouvoir calorifique du bois de chauffage

Le pouvoir calorifique du bois de chauffage
c'est aussi la chaleur de combustion du bois,
c'est aussi le pouvoir calorifique du bois de chauffage

En quoi le pouvoir calorifique du bois de chauffage diffère-t-il du pouvoir calorifique du bois ?

Le pouvoir calorifique du bois et le pouvoir calorifique du bois de chauffage sont des valeurs liées et similaires, identifiées dans la vie quotidienne avec les notions de « théorie » et de « pratique ». En théorie, on étudie le pouvoir calorifique du bois, mais en pratique, on s'intéresse au pouvoir calorifique du bois de chauffage. Dans le même temps, les bûches de bois véritable peuvent présenter des écarts par rapport à la norme beaucoup plus larges que les échantillons de laboratoire.

Par exemple, le vrai bois de chauffage a de l'écorce, qui n'est pas du bois au sens littéral du terme et qui occupe néanmoins du volume, participe au processus de combustion du bois et a son propre pouvoir calorifique. Souvent, le pouvoir calorifique de l'écorce diffère considérablement du pouvoir calorifique du bois lui-même. De plus, le vrai bois de chauffage peut avoir des densités de bois différentes selon le bois, avoir un pourcentage important, etc.

Ainsi, pour le vrai bois de chauffage, les indicateurs de pouvoir calorifique sont généralisés et légèrement sous-estimés, puisque pour le vrai bois de chauffage, tous les facteurs négatifs qui réduisentleur pouvoir calorifique. Cela explique la plus petite différence d'ampleur entre les valeurs théoriquement calculées du pouvoir calorifique du bois et les valeurs pratiquement appliquées du pouvoir calorifique du bois de chauffage.

En d’autres termes, la théorie et la pratique sont des choses différentes.

Le pouvoir calorifique du bois de chauffage est la quantité de chaleur utile générée lors de sa combustion. La chaleur utile désigne la chaleur qui peut être évacuée du foyer sans nuire au processus de combustion. Le pouvoir calorifique du bois de chauffage est l’indicateur le plus important de la qualité du bois de chauffage. Le pouvoir calorifique du bois de chauffage peut varier considérablement et dépend avant tout de deux facteurs : le bois lui-même et ses propriétés.

• Le pouvoir calorifique du bois dépend de la quantité de substance ligneuse combustible présente par unité de masse ou de volume de bois. (plus de détails sur le pouvoir calorifique du bois dans l'article -)
• La teneur en humidité du bois dépend de la quantité d’eau et d’autres humidités présentes par unité de masse ou de volume de bois. (plus de détails sur la teneur en humidité du bois dans l'article -)

Tableau du pouvoir calorifique volumétrique du bois de chauffage

Classement du pouvoir calorifique selon
(à une teneur en humidité du bois de 20%)

Pouvoir calorifique du bois pourri

Il est absolument vrai que la pourriture détériore la qualité du bois de chauffage et réduit son pouvoir calorifique. Mais dans quelle mesure le pouvoir calorifique du bois de chauffage pourri diminue-t-il ? Le GOST soviétique 2140-81 définit la méthodologie pour mesurer la taille de la pourriture, limite la quantité de pourriture dans une bûche et le nombre de bûches pourries dans un lot (pas plus de 65 % de la surface finale et pas plus de 20 % de la masse totale, respectivement). Mais, en même temps, les normes n'indiquent en aucun cas un changement dans le pouvoir calorifique du bois de chauffage lui-même.

C'est évident que dans les limites des exigences GOST Il n'y a pas de changement significatif dans le pouvoir calorifique global de la masse de bois dû à la pourriture, par conséquent, les bûches pourries individuelles peuvent être négligées en toute sécurité.

S'il y a plus de pourriture que ce qui est acceptable selon la norme, il est alors conseillé de prendre en compte le pouvoir calorifique de ce bois de chauffage en unités de mesure. Parce que lorsque le bois pourrit, des processus se produisent qui détruisent la substance et perturbent sa structure cellulaire. Dans le même temps, le bois diminue en conséquence, ce qui affecte principalement son poids et n'affecte pratiquement pas son volume. Ainsi, les unités de masse de pouvoir calorifique seront plus objectives pour prendre en compte le pouvoir calorifique du bois de chauffage très pourri.

Par définition, le pouvoir calorifique massique (poids) du bois de chauffage est pratiquement indépendant de son volume, de son type de bois et de son degré de pourriture. Et seule la teneur en humidité du bois a grande influence sur la masse (poids) pouvoir calorifique du bois de chauffage

Le pouvoir calorifique d'une mesure de poids de bois de chauffage pourri et pourri est presque égal au pouvoir calorifique d'une mesure de poids de bois de chauffage ordinaire et dépend uniquement de la teneur en humidité du bois lui-même. Parce que seul le poids de l'eau déplace le poids des substances combustibles du bois par rapport au poids du bois de chauffage, plus la perte de chaleur due à l'évaporation de l'eau et au réchauffement de la vapeur d'eau. C’est exactement ce dont nous avons besoin.

Pouvoir calorifique du bois de chauffage de différentes régions

Volumétrique pouvoir calorifique du bois de chauffage pour le même type d'arbre poussant dans différentes régions peut différer en raison des changements dans la densité du bois en fonction de la saturation en eau du sol dans la zone de culture. De plus, il ne doit pas nécessairement s’agir de régions ou de régions différentes du pays. Même à l'intérieur petite zone(10...100 km) d'exploitation forestière, le pouvoir calorifique du bois de chauffage pour le même type de bois peut varier avec une différence de 2...5 % en raison des changements dans le bois. Cela s'explique par le fait que dans les zones arides (dans des conditions de manque d'humidité), une structure cellulaire de bois plus petite et plus dense se développe et se forme que dans les terres marécageuses riches en eau. Ainsi, la quantité totale de substance combustible par unité de volume sera plus élevée pour le bois de chauffage récolté dans des zones plus sèches, même pour une même zone d'exploitation forestière. Bien sûr, la différence n'est pas si grande, environ 2...5 %. Toutefois, pour les achats de bois de chauffage à grande échelle, cela peut avoir un réel effet économique.

Le pouvoir calorifique massique du bois de chauffage provenant du même type de bois poussant dans différentes régions ne variera pas du tout, car le pouvoir calorifique ne dépend pas de la densité du bois, mais dépend uniquement de sa teneur en humidité.

Frêne | Teneur en cendres du bois de chauffage

La cendre est une substance minérale contenue dans le bois de chauffage et qui reste dans les résidus solides après la combustion complète de la masse de bois. La teneur en cendres du bois de chauffage correspond au degré de sa minéralisation. La teneur en cendres du bois de chauffage est mesurée en pourcentage de la masse totale du bois de chauffage et indique la teneur quantitative en substances minérales qu'il contient.

Distinguer les cendres internes et externes

La teneur en humidité de la biomasse ligneuse est caractéristique quantitative, montrant la teneur en humidité de la biomasse. Une distinction est faite entre l'humidité absolue et relative de la biomasse.

L'humidité absolue est le rapport entre la masse d'humidité et la masse de bois sec :

Wa=t~t° 100,

Où Noa est l'humidité absolue, % ; t est la masse de l'échantillon à l'état humide, g ; t0 est la masse du même échantillon séché jusqu'à une valeur constante, g.

L'humidité relative ou de travail est le rapport entre la masse d'humidité et la masse de bois humide :

Où Wр - humidité relative ou de travail, 10

La conversion de l'humidité absolue en humidité relative et vice versa s'effectue à l'aide des formules :

Les cendres sont divisées en cendres internes, contenues dans la matière ligneuse, et externes, qui pénètrent dans le combustible lors de l'approvisionnement, du stockage et du transport de la biomasse. Selon le type, les cendres ont une fusibilité différente lorsqu'elles sont chauffées à des températures élevées. Les cendres à bas point de fusion sont des cendres qui ont une température à laquelle le point de fusion commence en dessous de 1350°. Les cendres à point de fusion moyen ont une température de début de fusion liquide comprise entre 1 350 et 1 450 °C. Pour les cendres réfractaires, cette température est supérieure à 1450 °C.

Les cendres internes de la biomasse ligneuse sont réfractaires et les cendres externes ont un faible point de fusion. Teneur en cendres dans différentes parties des arbres diverses races indiqué dans le tableau. 4.

Teneur en cendres du bois de tige. La teneur en cendres internes du bois de tige varie de 0,2 à 1,17 %. Sur cette base, conformément aux recommandations pour la méthode standard de calcul thermique des chaudières dans les calculs des appareils de combustion, la teneur en cendres du bois de tige de toutes essences doit être prise égale à 1% de la masse sèche.

Bois. Ceci est légal si les inclusions minérales sont exclues du bois de tige broyé.

Teneur en cendres de l'écorce. La teneur en cendres de l’écorce est supérieure à celle du bois de tige. L'une des raisons à cela est que la surface de l'écorce est soufflée par l'air atmosphérique tout au long de la croissance de l'arbre et emprisonne les aérosols minéraux qu'elle contient.

D'après les observations effectuées par TsNIIMOD pour le bois flotté dans les conditions des scieries et des entreprises de menuiserie d'Arkhangelsk, la teneur en cendres des déchets d'écorçage était

Pour l'épicéa, il est de 5,2, pour le pin, il est de 4,9 %. L'augmentation de la teneur en cendres de l'écorce s'explique dans ce cas par la contamination de l'écorce lors du rafting des grumes le long des rivières.

La teneur en cendres de l'écorce de diverses espèces sur la base du poids sec, selon A.I. Pomeransky, est de : pin 3,2 %, épicéa 3,95, bouleau 2,7, aulne 2,4 %. Selon NPO TsKTI im. I. I. Pol-Zunova, la teneur en cendres de l'écorce de diverses roches varie de 0,5 à 8 %.

Teneur en cendres des éléments de la couronne. La teneur en cendres des éléments de couronne dépasse la teneur en cendres du bois et dépend du type de bois et de son emplacement. Selon V. M. Nikitine, la teneur en cendres des feuilles est de 3,5 %. Les branches et brindilles ont une teneur en cendres internes de 0,3 à 0,7 %. Cependant, selon le type de processus technologique de récolte du bois, leur teneur en cendres change considérablement en raison de la contamination par des inclusions minérales externes. La contamination des branches et des brindilles pendant le processus de récolte, de débardage et de transport est plus intense par temps humide au printemps et en automne.

Densité. La densité d'un matériau est caractérisée par le rapport entre sa masse et son volume. Lors de l'étude de cette propriété par rapport à la biomasse ligneuse, on distingue les indicateurs suivants : densité de substance ligneuse, densité de bois absolument sec, densité de bois humide.

La densité de la matière ligneuse est le rapport entre la masse du matériau formant les parois cellulaires et le volume qu'elle occupe. La densité de la substance ligneuse est la même pour tous les types de bois et est égale à 1,53 g/cm3.

La densité du bois absolument sec est le rapport de la masse de ce bois au volume qu'il occupe :

P0 = m0/V0, (2.3)

Où po est la densité du bois absolument sec ; alors est la masse de l'échantillon de bois à Nop=0 ; V0 est le volume de l'échantillon de bois à Nop=0.

La densité du bois humide est le rapport entre la masse d'un échantillon à une humidité donnée et son volume à la même humidité :

Pw = mw/Vw, (2.4)

Où est la densité du bois à l'humidité Wp ; mw est la masse de l'échantillon de bois à l'humidité Vw est le volume occupé par l'échantillon de bois à l'humidité Wр.

Densité du bois de tige. La densité du bois de tige dépend de son essence, de son humidité et de son coefficient de gonflement /Moy. Tous les types de bois par rapport au coefficient de gonflement du KR sont divisés en deux groupes. Le premier groupe comprend les essences avec un coefficient de gonflement /Ср = 0,6 (acacia blanc, bouleau, hêtre, charme, mélèze). Le deuxième groupe comprend toutes les autres races dans lesquelles /<р=0,5.

Pour le premier groupe, pour l’acacia blanc, le bouleau, le hêtre, le charme et le mélèze, la densité du bois de tige peut être calculée à l’aide des formules suivantes :

Pw = 0,957 --------------- p12, W< 23%;

100-0,4WP" (2-5)

Loo-UR р12" №р>23%

Pour toutes les autres essences, la densité du bois de tige est calculée à l'aide des formules :

0* = P-Sh.00-0.5GR L7R<23%; (2.6)

Cochon = °.823 100f°lpp Ri. її">"23%,

Où porc est la densité à une humidité standard, c'est-à-dire à une humidité absolue de 12 %.

La valeur de densité à une humidité standard est déterminée pour différents types de bois selon le tableau. 6.

Densité de l'écorce. La densité de la croûte a été beaucoup moins étudiée. Il n'existe que des données fragmentaires qui donnent une image plutôt mitigée de cette propriété de l'écorce. Dans ce travail, nous nous concentrerons sur les données de M. N. Simonov et N. L. Leontiev. Pour calculer la densité de l'écorce, on acceptera des formules de même structure que les formules de calcul de la densité du bois de tige, en y substituant les coefficients de gonflement volumétrique de l'écorce. Nous calculerons la densité de l'écorce à l'aide des formules suivantes : écorce de pin

(100-THR)P13 ^p<230/

103.56- 1.332GR "" (2.7)

1,231(1-0,011GR)" ^>23%-"

Écorce d'épicéa Pw

Р w - (100 - WP) р12 102,38 - 1,222 WP

1,253(1_0,01WP)

(100-WP)pia 101,19 - 1,111WP

1,277(1 -0,01 point de travail)

La densité du liber est bien supérieure à la densité de la croûte. Ceci est démontré par les données d'A.B. Bolshakov (Sverd - NIIPdrev) sur la densité de parties de l'écorce à l'état absolument sec (tableau 8).

Densité de bois pourri. La densité du bois pourri au stade initial de pourriture ne diminue généralement pas et augmente même dans certains cas. Avec le développement ultérieur du processus de décomposition, la densité du bois pourri diminue et, au stade final, devient nettement inférieure à la densité du bois sain,

La dépendance de la densité du bois pourri sur le stade de sa pourriture est donnée dans le tableau. 9.

RC(YuO-IGR) 106- 1.46WP

La valeur pis du bois pourri est égale à : pourriture du tremble pi5 = 280 kg/m3, pourriture du pin pS5=260 kg/m3, pourriture du bouleau p15 = 300 kg/m3.

Densité des éléments de la cime des arbres. La densité des éléments de la couronne n'a pratiquement pas été étudiée. Dans les copeaux de combustible provenant d'éléments de couronne, le composant prédominant en termes de volume est constitué de copeaux de brindilles et de branches, dont la densité est proche de celle du bois de tige. Par conséquent, lors de calculs pratiques, en première approximation, la densité des éléments de la cime peut être supposée égale à la densité du bois de tige de l'essence correspondante.

J'écrirai ici un résumé sur les questions à l'étude, puis quelque chose comme des paragraphes dont découlent ces résumés.

1. Pouvoir calorifique spécifique de tout bois 18 - 0,1465W, MJ/kg= 4306-35Wkcal/kg, W-humidité.
2. Pouvoir calorifique volumétrique du bouleau (10-40%) 2,6 kW*h/l
3. Pouvoir calorifique volumétrique du pin (10-40%) 2,1 kW*h/l
4. Le séchage à 40 % et moins n'est pas si difficile. Pour le bois rond, cela est même nécessaire si un fractionnement est prévu.
5. Les cendres ne brûlent pas. La suie et charbon de bois proche du charbon
6. Lorsque du bois sec brûle, 567 grammes d'eau sont libérés par kilogramme de bois de chauffage.
7. L'apport d'air minimum théorique pour la combustion est de 5,2 m3/kg de bois de chauffage sec. L'apport d'air normal est d'environ 3 m3/l de pin et 3_5 m3/l de bouleau.
8. Dans une cheminée dont la température de la paroi interne est supérieure à 75 degrés, il n'y a pas de condensation (avec du bois de chauffage jusqu'à 70 % d'humidité).
9. L'efficacité de la chaudière/du four sans récupération de chaleur ne peut pas dépasser 91 % à une température gaz de combustion 200 degrés
10. Un échangeur de chaleur de fumées avec condensation de vapeur peut, à la limite, restituer jusqu'à 30 % ou plus de la chaleur de combustion du bois de chauffage, en fonction de son humidité initiale.
11. La différence entre l'expression obtenue ici pour le spécifique pouvoir calorifique la dépendance au bois de chauffage et à la littérature est principalement due à l'utilisation de différentes définitions de l'humidité
12. Le pouvoir calorifique volumétrique du bois de chauffage pourri avec une densité sèche de 0,3 kg/l est de 1,45 kW*h/l dans une large plage d'humidité.
13. Pour déterminer le pouvoir calorifique volumétrique de différents types de bois de chauffage, il suffit de mesurer la densité du bois de chauffage séché à l'air de ce type, de multiplier par 4 et d'obtenir le pouvoir calorifique en kWh litres de ce bois de chauffage presque indépendamment de l'humidité. Je l'appellerai la règle de quatre

Contenu
1. Dispositions générales.
2. Pouvoir calorifique du bois absolument sec.
3. Pouvoir calorifique du bois humide.
3.1. Calcul théorique de la chaleur d'évaporation de l'eau du bois.
3.2. Calcul de la chaleur d'évaporation de l'eau du bois
4. Dépendance de la densité du bois à l'humidité
5. Pouvoir calorifique volumétrique.
6. À propos de la teneur en humidité du bois de chauffage.
7. Fumée, charbon de bois, suie et cendres
8. Quelle quantité de vapeur d’eau est produite lorsque le bois brûle ?
9. Chaleur latente.
10. La quantité d'air nécessaire pour brûler du bois
10.1. Quantité de fumées
11. Chauffage des fumées
12. À propos de l'efficacité du four
13. Potentiel total de récupération de chaleur
14. Encore une fois sur la dépendance du pouvoir calorifique du bois de chauffage à l'humidité
15. À propos du pouvoir calorifique du bois de chauffage pourri
16. À propos du pouvoir calorifique volumétrique de tout bois de chauffage.

Terminé pour l'instant. Je serai heureux d'ajouter des ajouts et des commentaires/suggestions constructifs.

1. Dispositions générales.
Permettez-moi tout de suite de faire une réserve : il s'est avéré que par teneur en humidité du bois, j'entends deux concepts différents. En outre, je n'opérerai qu'avec la teneur en humidité évoquée pour le bois d'œuvre. Ceux. la masse d'eau dans l'arbre divisée par la masse des résidus secs, et non la masse d'eau divisée par la masse totale.

Ceux. Une humidité de 100 % signifie qu'une tonne de bois de chauffage contient 500 kg d'eau et 500 kg de bois de chauffage absolument sec

Concept un. Il est bien sûr possible de parler du pouvoir calorifique du bois de chauffage en kilogrammes, mais cela n'est pas pratique, car la teneur en humidité du bois de chauffage varie considérablement et, par conséquent, le pouvoir calorifique spécifique également. En même temps, nous achetons du bois de chauffage au mètre cube et non à la tonne.
Nous achetons du charbon en tonnes, son pouvoir calorifique est donc avant tout intéressant au kg.
Nous achetons du gaz au mètre cube, le pouvoir calorifique du gaz est donc intéressant spécifiquement au mètre cube.
Le charbon a un pouvoir calorifique d'environ 25 MJ/kg et le gaz d'environ 40 MJ/m3. Concernant le bois de chauffage, ils écrivent de 10 à 20 MJ/kg. Voyons cela. Nous verrons ci-dessous que le pouvoir calorifique volumétrique, contrairement à la valeur massique du bois de chauffage, ne change pas beaucoup.

2. Pouvoir calorifique du bois absolument sec.
Pour commencer, nous déterminerons le pouvoir calorifique du bois de chauffage complètement sec (0%) simplement par la composition élémentaire du bois.
Je pense donc que les pourcentages sont donnés sur une base massique.
1000 g de bois de chauffage absolument sec contiennent :
495gC
442g O
63gH
Nos dernières réactions. Nous omettons les intermédiaires (leurs effets thermiques, à un degré ou à un autre, sont présents dans la réaction finale) :
C+O2->CO2+94 kcal/mol~400 kJ/mol
H2+0,5O2->H2O+240 kJ/mol

Déterminons maintenant l'oxygène supplémentaire - qui fournira la chaleur de combustion.
495g C ->41,3 moles
442 g d'O2 -> 13,8 moles
63g H2 -> 31,5 moles
La combustion du carbone nécessite 41,3 moles d'oxygène et la combustion de l'hydrogène nécessite 15,8 moles d'oxygène.
Considérons deux options extrêmes. Dans le premier, tout l'oxygène présent dans le bois de chauffage est associé au carbone, dans le second à l'hydrogène.
On compte :
1ère possibilité
Chaleur reçue (41,3-13,8)*400+31,5*240=11 000+7 560=18,6 MJ/kg
2ème option
Chaleur reçue 41,3*400+(31,5-13,8*2)*240=16520+936=17,5 MJ/kg
La vérité, ainsi que toute cette alchimie, se situe quelque part entre les deux.
La quantité de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau libérée lors d'une combustion complète est la même dans les deux cas.

Ceux. pouvoir calorifique de tout bois de chauffage absolument sec (même le tremble, même le chêne) 18+-0,5 MJ/kg~5,0+-0,1 kW*h/kg

3. Pouvoir calorifique du bois humide.
Nous recherchons maintenant des données sur le pouvoir calorifique en fonction de l'humidité.
Pour calculer le pouvoir calorifique spécifique en fonction de l'humidité, il est proposé d'utiliser la formule Q=A-50W, où A varie de 4600 à 3870 http://tehnopost.kiev.ua/ru/drova/13-teplotvornost-drevesiny- drova.html
ou prenez 4400 conformément à GOST 3000-45 http://www.pechkaru.ru/Svojstva drevesin.html
Voyons cela. nous avons obtenu pour le bois de chauffage sec 18 MJ/kg = 4306 kcal/kg.
et 50W correspond à 20,9 kJ/g d'eau. La chaleur d'évaporation de l'eau est de 2,3 kJ/g. Et là, il y a une divergence. Par conséquent, la formule peut ne pas être applicable à une large gamme de paramètres d’humidité. À de faibles niveaux d'humidité en raison d'un A incertain, à des niveaux d'humidité élevés (plus de 20 à 30 %) en raison d'un 50 incorrect.
Dans les données sur le pouvoir calorifique direct, il existe des contradictions d'une source à l'autre et il existe une incertitude sur ce que l'on entend par humidité. Je ne fournirai pas de liens. Par conséquent, nous calculons simplement la chaleur d’évaporation de l’eau en fonction de l’humidité.

3.1. Calcul théorique de la chaleur d'évaporation de l'eau du bois.
Pour ce faire, nous utiliserons des dépendances

Limitons-nous à 20 degrés.
d'ici
3% -> 5%(relatif)
4% -> 10%(relatif)
6% -> 24%(relatif)
9% -> 44%(relatif)
12% -> 63%(relatif)
15% -> 73%(relatif)
20% -> 85%(relatif)
28% -> 97%(relatif)

Comment pouvons-nous en obtenir la chaleur de vaporisation ? mais assez simple.
mu(paire)=mu0+RT*ln(pi)
En conséquence, la différence entre les potentiels chimiques de la vapeur sur le bois et sur l’eau est déterminée par delta(mu)=RT*ln(pi/psat). pi est la pression partielle de vapeur au-dessus de l'arbre, psat est la pression partielle de vapeur saturée. Leur rapport est l'humidité relative de l'air exprimée en fraction, notons-la H.
respectivement
R=8,31 J/mol/K
T=293K
La différence de potentiel chimique est la différence de chaleur d’évaporation exprimée en J/mol. Écrivons l'expression en unités plus digestibles en kJ/kg
delta(Qsp)=(1000/18)*8,31*293/1000 ln(H)=135ln(H) kJ/kg précis au signe

3.2. Calcul de la chaleur d'évaporation de l'eau du bois
À partir de là, nos données graphiques sont transformées en valeurs instantanées de la chaleur d'évaporation de l'eau :
3% -> 2,71 MJ/kg
4% -> 2,61MJ/kg
6% -> 2,49 MJ/kg
9% -> 2,41 MJ/kg
12% -> 2,36 MJ/kg
15% -> 2,34 MJ/kg
20% -> 2,32MJ/kg
28% -> 2,30MJ/kg
Suivant 2,3 MJ/kg
En dessous de 3% on considérera 3MJ/kg.
Bien. Nous disposons de données universelles applicables à n'importe quel bois, étant donné que l'image originale est également applicable à n'importe quel bois. C'est très bien. Considérons maintenant le processus d’humidification du bois et la baisse correspondante du pouvoir calorifique.
prenons 1 kg de résidu sec, humidité 0 g, pouvoir calorifique 18 MJ/kg
humidifié à 3% - ajouté 30g d'eau. La masse a augmenté de ces 30 grammes, et la chaleur de combustion a diminué de la chaleur d'évaporation de ces 30 grammes. Notre total est de (18MJ-30/1000*3MJ)/1,03kg=17,4MJ/kg
encore humidifiée de 1 % supplémentaire, la masse a augmenté de 1 % supplémentaire et la chaleur latente a augmenté de 0,0271 MJ. Total 17,2 MJ/kg
Et ainsi de suite, on recalcule toutes les valeurs. On obtient :
0% -> 18,0 MJ/kg
3% -> 17,4 MJ/kg
4% -> 17,2 MJ/kg
6% -> 16,8 MJ/kg
9% -> 16,3 MJ/kg
12% -> 15,8 MJ/kg
15% -> 15,3 MJ/kg
20% -> 14,6 MJ/kg
28% -> 13,5 MJ/kg
30% -> 13,3MJ/kg
40% -> 12,2MJ/kg
70 % -> 9,6 MJ/kg
Hourra! Ces données ne dépendent pas encore du type de bois.
Dans ce cas, la dépendance est parfaitement décrite par une parabole :
Q=0,0007143*W^2 - 0,1702W + 17,82
ou linéairement dans l'intervalle 0-40
Q = 18 - 0,1465W, MJ/kg ou kcal/kg Q=4306-35W (pas du tout 50) Nous traiterons la différence séparément plus tard.

4. Dépendance de la densité du bois à l'humidité
Je considérerai deux races. Pin et bouleau

Pour commencer, j'ai fouillé et j'ai décidé de me contenter des données suivantes sur la densité du bois

Connaissant les valeurs de densité, nous pouvons déterminer poids volumétrique les résidus secs et l'eau en fonction de l'humidité ; le bois fraîchement coupé n'est pas pris en compte, car l'humidité n'est pas déterminée.
La densité du bouleau est donc de 2,10E-05x2 + 2,29E-03x + 6,00E-01.
pin 1.08E-05x2 + 2.53E-03x + 4.70E-01
ici x est l'humidité.
Je vais simplifier en une expression linéaire comprise entre 0 et 40 %
Il s'avère
pin ro=0,47+0,003W
bouleau ro=0,6+0,003W
Ce serait bien de collecter des statistiques sur les données, puisque le pin mesure 0,47 m.b. et à propos du cas, mais le bouleau est plus léger, et 0,57 quelque part.

5. Pouvoir calorifique volumétrique.
Calculons maintenant le pouvoir calorifique par unité de volume du pin et du bouleau
Pour le bouleau

0 0,6 18 10,8
15 0,64 15,31541 9,801862
25 0,67 13,91944 9,326025
75 0,89 9,273572 8,253479
Pour le bouleau, on constate que le pouvoir calorifique volumétrique varie de 8 MJ/l pour du bois fraîchement coupé à 10,8 pour du bois complètement sec. Dans une plage pratiquement significative de 10 à 40 % d'environ 9 à 10 MJ/l ~ 2,6 kW*h/l

Pour le pin
densité d'humidité capacité thermique spécifique capacité thermique volumétrique
0 0,47 18 8,46
15 0,51 15,31541 7,810859
25 0,54 13,91944 7,516497
75 0,72 9,273572 6,676972
Pour le bouleau, on constate que le pouvoir calorifique volumétrique varie de 6,5 MJ/l pour du bois fraîchement coupé à 8,5 pour du bois complètement sec. Dans une plage pratiquement significative de 10 à 40 % d'environ 7 à 8 MJ/l ~ 2,1 kW*h/l

6. À propos de la teneur en humidité du bois de chauffage.
J'ai évoqué plus haut l'intervalle pratiquement significatif de 10 à 40 %. Je veux clarifier. D'après les considérations précédentes, il devient évident qu'il est plus conseillé de brûler du bois sec que du bois humide, et qu'il est tout simplement plus facile de le brûler et de le transporter jusqu'au foyer. Reste à comprendre ce que signifie sec.
Si nous regardons l'image ci-dessus, nous verrons qu'à 20 degrés au-dessus de 30 %, l'humidité de l'air d'équilibre à côté d'un tel arbre est de 100 % (rel.). Qu'est-ce que ça veut dire? AK, la bûche se comporte comme une flaque d'eau et sèche dans toutes les conditions météorologiques, elle peut même sécher sous la pluie. La vitesse de séchage n'est limitée que par la diffusion, c'est-à-dire la longueur de la bûche si elle n'est pas hachée.
À propos, la vitesse de séchage d'une bûche de 35 cm de long est approximativement équivalente à la vitesse de séchage d'une planche cinquante-cinquante, et en raison des fissures dans la bûche, sa vitesse de séchage augmente en outre par rapport à une planche, et sa pose Les demi-bûches à une rangée améliorent encore le séchage par rapport à une planche. Il semble qu'en quelques mois d'été, dans une rangée de pollen à l'extérieur, on puisse atteindre une humidité de 30 % ou moins pour un demi-mètre de bois de chauffage. Ceux ébréchés sèchent naturellement encore plus vite.
Prêt à discuter s'il y a des résultats.

Il n’est pas difficile d’imaginer à quoi cela ressemble et à quoi cela ressemble. Il ne présente pas de fissures à son extrémité et est légèrement humide au toucher. S'il repose au hasard dans l'eau, des moisissures et des champignons peuvent apparaître. Toutes sortes de bugs fonctionnent volontiers s’il fait chaud. Bien sûr, il s'injecte lui-même, mais à contrecœur. Je pense qu'au-dessus de 50 %, il n'y a presque pas de piqûre. La hache/le couperet entre avec un « squelch » et tout l'effet

Le bois séché à l'air présente déjà des fissures et sa teneur en humidité est inférieure à 20 %. Il pique relativement facilement et brûle bien.

Qu'est-ce que 10 % ? Regardons la photo. Il ne s’agit pas nécessairement d’un séchage en chambre. Cela peut être un séchage dans un sauna ou simplement dans une pièce chauffée pendant la saison. Ce bois de chauffage brûle - il suffit d'avoir le temps de le jeter, il s'enflamme parfaitement, il est léger et « sonne » au toucher. Ils sont également parfaitement rabotés en éclats.

7. Fumée, charbon de bois, suie et cendres
Les principaux produits issus de la combustion du bois sont dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau. Qui, avec l’azote, sont les principaux composants des gaz de combustion.
De plus, des résidus non brûlés subsistent. Il s'agit de suie (sous forme de flocons dans la cheminée, et en fait de ce que nous appelons de la fumée), de charbon de bois et de cendres. Leur composition est la suivante :
charbon de bois:
http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1490.html
composition : 80-92% C, 4,0-4,8% H, 5-15% O - la même pierre en substance, comme suggéré
Le charbon de bois contient également 1 à 3 % de minéraux. impuretés, ch. arr. carbonates et oxydes de K, Na, Ca, Mg, Si, Al, Fe.
Et voilà cendre Que sont les oxydes métalliques ininflammables. À propos, les cendres sont utilisées dans le monde comme additif au ciment, et le clinker également, en fait, n'est reçu qu'à la livraison (sans coûts énergétiques supplémentaires).

suie
Composition élémentaire,
Carbone, C 89 – 99
Hydrogène, H 0,3 – 0,5
Oxygène, O 0,1 – 10
Soufre, S0,1 – 1,1
Minéraux0,5
Il est vrai que ce sont des suies légèrement différentes, mais des suies techniques. Mais je pense que la différence est minime.

Le charbon de bois et la suie ont une composition proche du charbon, ce qui signifie qu'ils brûlent non seulement, mais ont également un pouvoir calorifique élevé - au niveau de 25 MJ / kg. Je pense que la formation de charbon et de suie est principalement due à une température insuffisante dans la chambre de combustion/au manque d'oxygène.

8. Quelle quantité de vapeur d’eau est produite lorsque le bois brûle ?
1 kg de bois de chauffage sec contient 63 grammes d'hydrogène ou
Lorsqu'ils sont brûlés, ces 63 grammes d'eau donneront un maximum de 63*18/2 (on dépense deux grammes d'hydrogène pour produire 18 grammes d'eau) = 567 grammes/kg_bois.
La quantité totale d'eau générée lors de la combustion du bois sera donc
0% ->567 g/kg
10% ->615 g/kg
20 % -> 673 g/kg
40% ->805 g/kg
70% ->1033g/kg

9. Chaleur latente.
Une question intéressante est la suivante : si l’humidité formée lors de la combustion du bois est condensée et que la chaleur qui en résulte est évacuée, quelle quantité reste-t-elle ? Nous l'évaluerons.
0% ->567 g/kg->1,3MJ/kg->7,2% du pouvoir calorifique du bois de chauffage
10%->615 g/kg->1,4MJ/kg->8,8% du pouvoir calorifique du bois de chauffage
20%->673 g/kg->1,5MJ/kg->10,6% de la chaleur de combustion du bois
40%->805 g/kg->1,9MJ/kg->15,2% du pouvoir calorifique du bois de chauffage
70%->1033 g/kg->2,4MJ/kg->24,7% de la chaleur de combustion du bois
Il s'agit de la limite théorique de l'additif pouvant être extrait de la condensation de l'eau. De plus, si vous ne chauffez pas avec du bois brut, l'effet marginal total est compris entre 8 et 15 %

10. La quantité d'air nécessaire pour brûler du bois
Deuxième sources potentielles La chaleur pour augmenter l'efficacité de la chaudière/four TT est l'extraction de la chaleur des gaz de combustion.
Nous disposons déjà de toutes les données nécessaires, nous n’entrerons donc pas dans les sources. Vous devez d’abord calculer l’apport d’air minimum théorique pour brûler du bois. A commencer par les secs.
Regardons le paragraphe 2

1 kg de bois de chauffage :
495g C ->41,3 moles
442 g d'O2 -> 13,8 moles
63g H2 -> 31,5 moles
La combustion du carbone nécessite 41,3 moles d'oxygène et la combustion de l'hydrogène nécessite 15,8 moles d'oxygène. De plus, il y a déjà 13,8 moles d'oxygène. Le besoin total en oxygène pour la combustion est de 43,3 mol/kg_bois. d'ici besoin en air 216 mol/kg_bois= 5,2 m3/kg_bois(oxygène - un cinquième).
Pour différentes teneurs en humidité du bois, nous avons
0%->5,2 m3/kg->2,4 m3/l_pin ! 3,1 m3/l_, bouleau
10%->4,7 m3/kg->2,4 m3/l_pin ! 3,0 m3/l_, bouleau
20%->4,3 m3/kg->2,3 m3/l_pin ! 2,9 m3/l_, bouleau
40%->3,7 m3/kg->2,2 m3/l_pin ! 2,7 m3/l_, bouleau
70%->3,1 m3/kg->2,1 m3/l_pin ! 2,5 m3/l_, bouleau
Comme dans le cas du pouvoir calorifique, on voit que l'apport d'air nécessaire par litre de bois de chauffage dépend légèrement de son humidité.

Dans ce cas, il est impossible de fournir de l'air inférieur à la valeur obtenue - il y aura une combustion incomplète du carburant, la formation de monoxyde de carbone, de suie et de charbon. Il est également déconseillé d'en fournir beaucoup plus, car cela entraînerait une combustion incomplète de l'oxygène, une diminution de la température maximale des fumées et des pertes importantes dans la cheminée.

Entrez le coefficient d'excès d'air (gamma) comme rapport entre l'alimentation en air réelle et minimum théorique(5m3/kg). La valeur du coefficient d'excédent peut varier et est généralement comprise entre 1 et 1,5.

10.1. Quantité de fumées
Dans le même temps, nous avons brûlé 43,3 moles d'oxygène, mais avons rejeté 41,3 moles de CO2, soit 31,5 moles eau chimique et toute l'humidité du bois.
Ainsi, la quantité de fumées à la sortie du four est plus importante qu'à l'entrée et se calcule en fonction de la température ambiante.
0% ->5,9 m3/kg, dont vapeur d'eau 0,76 m3/kg
10% ->5,5 m3/kg, dont vapeur d'eau 0,89 m3/kg dont évaporée 0,13
20% ->5,2 m3/kg, dont vapeur d'eau 1,02 m3/kg dont évaporée 0,26
40% ->4,8 m3/kg, dont vapeur d'eau 1,3 m3/kg
70% ->4,4 m3/kg, dont vapeur d'eau 1,69 m3/kg
Pourquoi avons-nous besoin de tout cela ?
Mais pourquoi. Premièrement, nous pouvons déterminer à quelle température la cheminée doit être maintenue pour qu’il n’y ait jamais de condensation à l’intérieur. (d'ailleurs, je n'ai aucun condensat dans le tuyau).
Pour ce faire, on trouvera la température correspondant à l'humidité relative des fumées pour 70% du bois de chauffage. C'est possible selon l'horaire ci-dessus. Nous recherchons 1,68/4,4=0,38.
Mais cela ne peut pas être dans les délais ! Il y a une erreur
Nous prenons ces données http://www.fptl.ru/spravo4nik/davlenie-vodyanogo-para.html et obtenons une température de 75 degrés. Ceux. si la cheminée est plus chaude, il n'y aura pas de condensation à l'intérieur.

Pour les facteurs d'excès supérieurs à un, la quantité de gaz de combustion doit être calculée comme la quantité calculée de gaz de combustion (5,2 m3/kg à 20 %) plus (gamma-1) fois la quantité d'air théoriquement requise (4,3 m3/kg à 20 %). 20%).
Par exemple, pour un excès de 1,2 et 20% d'humidité on a 5,2+0,2*4,3=6,1m3/kg

11. Chauffage des fumées
Limitons-nous au cas où la température des fumées est de 200 degrés. J'ai pris l'une des valeurs du lien http://celsius-service.ru/?page_id=766
Et on cherchera l'excès de chaleur des fumées par rapport à température ambiante- potentiel de récupération de chaleur. Supposons un coefficient d'excès d'air de 1,2. Données sur les fumées d'ici : http://thermalinfo.ru/publ/gazy/gazovye_smesi/teploprovodnosti_i_svojstva_dymovykh_gazov/28-1-0-33
Densité à 200 degrés 0,748, Cp=1,097.
à zéro 1,295 et 1,042.
Veuillez noter que la densité est liée selon la loi des gaz parfaits : 0,748=1,295*273/473. Et la capacité thermique est pratiquement constante. Puisque nous opérons avec des débits recalculés de 20 degrés, nous déterminons la densité à une température donnée - 1,207. et Cp on prend la moyenne, environ 1,07. La capacité thermique totale de notre cube de fumée standard est de 1,29 kJ/m3/K

0% ->6,9 m3/kg->1,6MJ/kg->8,9% du pouvoir calorifique du bois de chauffage
10%->6,4 m3/kg->1,5MJ/kg->9,3% du pouvoir calorifique du bois de chauffage
20%->6,1 m3/kg->1,4MJ/kg->9,7% du pouvoir calorifique du bois de chauffage
40%->5,5 m3/kg->1,3MJ/kg->10,5% du pouvoir calorifique du bois
70%->5,0 m3/kg->1,2MJ/kg->12,1% du pouvoir calorifique du bois

De plus, nous tenterons de justifier la différence entre le pouvoir calorifique littéraire du bois de chauffage 4400-50W et du 4306-35W obtenu ci-dessus. Justifiez la différence de coefficient.
Supposons que les auteurs de la formule considèrent que la chaleur nécessaire au chauffage de la vapeur supplémentaire correspond aux mêmes pertes que la chaleur latente et le retrait du bois. Nous avons alloué entre 10 et 20% de vapeur supplémentaire de 0,13 m3/kg_bois. Sans se soucier de trouver la valeur de la capacité calorifique de la vapeur d'eau (elles ne diffèrent toujours pas beaucoup), nous obtenons des pertes supplémentaires pour chauffer de l'eau supplémentaire 0,13 * 1,3 * 180 = 30,4 KJ/kg_bois. Un pour cent d'humidité équivaut à dix fois moins de 3 kJ/kg/% ou 0,7 kcal/kg/%. Nous n’en avons pas eu 15. Encore une incohérence. Je ne vois pas encore d’autres raisons.

12. À propos de l'efficacité du four
Il y a un désir de comprendre ce qui se cache dans ce qu'on appelle. Efficacité de la chaudière. La chaleur des fumées est définitivement une perte. Les pertes à travers les murs sont également inconditionnelles (si elles ne sont pas considérées comme nuisibles). Chaleur latente – perte ? Non. La chaleur latente de l’humidité évaporée réside dans le pouvoir calorifique réduit du bois de chauffage. L'eau formée chimiquement est un produit de combustion et non une perte de puissance (elle ne s'évapore pas mais se forme immédiatement sous forme de vapeur).
Au total, le rendement maximum de la chaudière/four est déterminé par le potentiel de récupération de chaleur (sans tenir compte de la condensation) inscrit juste au-dessus. Et il est d'environ 90 % et pas plus de 91. Pour augmenter le rendement, il faut réduire la température des fumées à la sortie du four, par exemple en réduisant l'intensité de la combustion, mais en même temps une il faut s'attendre à une formation plus importante de suie - il est enfumé et ne brûle pas à 100 % du bois -> une diminution de l'efficacité.

13. Potentiel total de récupération de chaleur.
A partir des données présentées ci-dessus, il est assez simple de calculer pour le cas d'un refroidissement des fumées 200 à 20 et de la condensation d'humidité. Pour simplifier toute humidité.

0% ->2,9MJ/kg->16% du pouvoir calorifique du bois de chauffage
10%->3,0MJ/kg->18,6% du pouvoir calorifique du bois de chauffage
20%->3,0MJ/kg->20,6% du pouvoir calorifique du bois de chauffage
40%->3,2MJ/kg->26,3% du pouvoir calorifique du bois de chauffage
70%->3,6MJ/kg->37,4% du pouvoir calorifique du bois de chauffage
Il convient de noter que les valeurs sont assez perceptibles. Ceux. il existe un potentiel de récupération de chaleur et l'ampleur des effets est valeur absolue en MJ/kg dépend faiblement de l'humidité, ce qui simplifie peut-être les calculs techniques. Dans l'effet indiqué, environ la moitié est due à la condensation, le reste est dû à la capacité calorifique des fumées.

14. Encore une fois sur la dépendance du pouvoir calorifique du bois de chauffage à l'humidité
Essayons de justifier la différence entre le pouvoir calorifique littéraire du bois de chauffage 4400-50W et du 4306-35W obtenu ci-dessus dans le coefficient avant W.
Supposons que les auteurs de la formule considèrent que la chaleur nécessaire au chauffage de la vapeur supplémentaire correspond aux mêmes pertes que la chaleur latente et le retrait du bois. Nous avons alloué entre 10 et 20% de vapeur supplémentaire de 0,13 m3/kg_bois. Sans se soucier de trouver la valeur de la capacité calorifique de la vapeur d'eau (elles ne diffèrent toujours pas beaucoup), nous obtenons des pertes supplémentaires pour chauffer de l'eau supplémentaire 0,13 * 1,3 * 180 = 30,4 KJ/kg_bois de chauffage. Un pour cent d'humidité équivaut à dix fois moins de 3 kJ/kg/% ou 0,7 kcal/kg/%. Nous n’en avons pas eu 15. Encore une incohérence.

Supposons une autre option. Le fait est que les auteurs de la formule bien connue ont opéré avec l'humidité dite absolue du bois, alors qu'ici nous avons opéré avec l'humidité relative.
En termes absolus, W est considéré comme le rapport de la masse d'eau à la masse totale de bois de chauffage, et en termes relatifs, le rapport de la masse d'eau à la masse de résidus secs (voir paragraphe 1).
Sur la base de ces définitions, nous construirons la dépendance de l'humidité absolue par rapport à l'humidité relative
0%(rel)->0%(abdos)
10 % (rel) -> 9,1 % (abdos)
20%(rel)->16,7%(abdos)
40 % (rel) -> 28,6 % (abdos)
70 % (rel) -> 41,2 % (abdos)
100 % (rel) -> 50 % (abdos)
Examinons à nouveau séparément l'intervalle 10-40. Il est possible d'approcher la dépendance obtenue de la droite W = 1,55 Wabs - 4,78.
Nous substituons cette expression dans la formule du pouvoir calorifique obtenu précédemment et nous obtenons une nouvelle expression linéaire du pouvoir calorifique spécifique du bois de chauffage
4306-35W=4306-35*(1,55 Wabs - 4,78)=4473-54W. Nous avons finalement obtenu un résultat beaucoup plus proche des données de la littérature.

15. À propos du pouvoir calorifique du bois de chauffage pourri
Lorsque j'allume un feu à l'extérieur, y compris lors d'un barbecue, je préfère, comme beaucoup de gens, le chauffer avec du bois sec. Ce bois de chauffage est constitué de branches sèches plutôt pourries. Ils brûlent bien, assez chauds, mais pour former une certaine quantité de charbon, il en faut environ deux fois plus que le bouleau séché à l'air normal. Mais où puis-je me procurer ce bouleau sec en forêt ? C’est pour cela que je me noie avec ce que j’ai et avec ce qui ne nuit pas à la forêt. Le même bois de chauffage est parfait pour chauffer un poêle/chaudière dans la maison.
Quel est ce bois sec ? Il s'agit du même bois dans lequel se déroulait habituellement le processus de pourriture, incl. directement sur la racine, en conséquence, la densité du résidu sec a considérablement diminué et une structure lâche est apparue. Cette structure lâche est plus perméable à la vapeur que le bois ordinaire, de sorte que la branche sèche directement sur la racine dans certaines conditions.
je parle de ce genre de bois de chauffage

Vous pouvez également utiliser des troncs d’arbres pourris s’ils sont secs. Il est très difficile de brûler du bois pourri et humide, nous n'y penserons donc pas pour l'instant.

Je n'ai jamais mesuré la densité d'un tel bois de chauffage. Mais subjectivement, cette densité est environ une fois et demie inférieure Pin sylvestre(avec de larges tolérances). Sur la base de ce postulat, nous calculons la capacité thermique volumétrique en fonction de l'humidité, alors que je brûle habituellement du bois sec d'arbres à feuilles caduques, dont la densité était initialement supérieure à celle du pin. Ceux. Considérons le cas où une bûche pourrie a une densité de résidus secs qui est la moitié de celle du bois d'origine.
Puisque pour le bouleau et le pin, les formules linéaires de dépendance à la densité coïncidaient (jusqu'à la densité du bois de chauffage absolument sec), alors pour le bois pourri, nous utiliserons également cette formule :
ro=0,3+0,003W. Il s’agit d’une estimation très approximative, mais personne ne semble avoir réellement étudié la question soulevée ici. M.b. Les Canadiens ont de l'information, mais ils ont aussi leur propre forêt, avec leurs propres propriétés.
0% (0,30 kg/l) ->18,0MJ/kg ->5,4MJ/l=1,5kW*h/l
10% (0,33 kg/l) ->16,1MJ/kg->5,3MJ/l=1,5kW*h/l
20% (0,36 kg/l) ->14,6MJ/kg->5,3MJ/l=1,5kW*h/l
40% (0,42 kg/l) ->12,2MJ/kg->5,1MJ/l=1,4kW*h/l
70% (0,51 kg/l) ->9,6MJ/kg->4,9MJ/l=1,4kW*h/l
Ce qui n'est plus particulièrement surprenant, Le pouvoir calorifique volumétrique du bois de chauffage pourri dépend également faiblement de l'humidité et est d'environ 1,45 kW*h/l.

16. À propos du pouvoir calorifique volumétrique de tout bois de chauffage.
En général, les roches considérées, y compris le bois pourri, peuvent être combinées sous une seule formule de pouvoir calorifique. Afin d'obtenir une formule qui n'est pas tout à fait académique, mais applicable dans la pratique, au lieu de bois absolument sec, on écrit pour 20% :
Densité Pouvoir calorifique
0,66 kg/l -> 2,7 kW*h/l
0,53 kg/l -> 2,1 kW*h/l
0,36 kg/l -> 1,5 kW*h/l
Ceux. Le pouvoir calorifique volumétrique du bois de chauffage séché à l'air, quelle que soit son essence, est d'environ Q=4*densité (en kg/l), kW*h/l

Ceux. pour comprendre ce que produira votre bois de chauffage spécifique (fruits divers, pourris, conifères, etc.). Vous pouvez déterminer une fois la densité du bois de chauffage séché à l'air sous condition - en pesant et en déterminant le volume. Multipliez par 4 et appliquez la valeur obtenue à presque toutes les teneurs en humidité du bois de chauffage.
J'effectuerais une mesure similaire en réalisant une bûche courte (à moins de 10 cm) à proximité d'un cylindre ou d'un parallélépipède rectangle (planche). Le but n’est pas de s’embêter à mesurer le volume et de le faire sécher à l’air assez rapidement. Je vous rappelle que le séchage le long des fibres est 6,5 fois plus rapide que le long des fibres. Et ce morceau de bois de 10 cm séchera à l’air en une semaine en été.

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Pièces jointes :

Commentaires

Bois de chauffage- les morceaux de bois destinés à être brûlés dans des poêles, des cheminées, des fourneaux ou des feux pour produire de la chaleur, de la chaleur et de la lumière.

Bois de cheminée principalement préparés et fournis sous forme sciée et concassée. La teneur en humidité doit être aussi faible que possible. La longueur des bûches est généralement de 25 à 33 cm. Ce bois de chauffage est vendu en vrac ou emballé et vendu au poids.

À des fins de chauffage, ils sont utilisés divers bois de chauffage. Les caractéristiques prioritaires selon lesquelles certains bois de chauffage sont sélectionnés pour les cheminées et poêles sont leur pouvoir calorifique, leur durée de combustion et leur confort d'utilisation (flamme, odeur). À des fins de chauffage, il est souhaitable que le dégagement de chaleur se produise plus lentement, mais sur une période de temps plus longue. Tous les bois de chauffage feuillus conviennent le mieux à des fins de chauffage.

Pour alimenter les poêles et les cheminées, ils utilisent principalement du bois provenant d'essences telles que le chêne, le frêne, le bouleau, le noisetier, l'if et l'aubépine.

Caractéristiques du chauffage au bois différentes races bois:

Le bois de chauffage de hêtre, de bouleau, de frêne et de noisetier fond difficilement, mais ils peuvent brûler humides car ils ont peu d'humidité, et le bois de chauffage de toutes ces espèces d'arbres, à l'exception du hêtre, se fend facilement ;

L'aulne et le tremble brûlent sans produire de suie, d'ailleurs ils la brûlent par la cheminée ;

Le bois de chauffage de bouleau est bon pour la chaleur, mais s'il n'y a pas assez d'air dans le foyer, il brûle en fumant et forme du goudron (résine de bouleau), qui se dépose sur les parois du tuyau ;

Les souches et les racines fournissent des schémas de feu complexes ;

Les branches de genévrier, de cerisier et de pommier dégagent un arôme agréable ;

Le bois de chauffage de pin brûle plus chaud que le bois de chauffage d’épicéa en raison de sa teneur plus élevée en résine. Lorsque le bois goudronné brûle, une forte augmentation de la température fait éclater avec fracas de petites cavités dans le bois, dans lesquelles la résine s'accumule et des étincelles volent dans toutes les directions ;

Le bois de chauffage en chêne offre le meilleur transfert de chaleur ; son seul inconvénient est qu'il se fend mal, tout comme le bois de chauffage en charme ;

Le bois de chauffage des poiriers et des pommiers se fend facilement et brûle bien, dégageant une odeur agréable ;

Le bois de chauffage issu d'essences mi-dures est généralement facile à fendre ;

Les charbons qui couvent depuis longtemps fournissent du bois de chauffage en cèdre ;

Le bois de cerisier et d'orme fume lorsqu'il est brûlé ;

Le bois de platane brûle facilement, mais est difficile à fendre ;

Moins adapté à la combustion du bois espèces de conifères, car ils contribuent à la formation de dépôts de goudron dans la canalisation et ont un faible pouvoir calorifique. Le bois de chauffage de pin et d'épicéa est facile à fendre et à fondre, mais il fume et produit des étincelles ;

Les espèces d'arbres à bois tendre comprennent également le peuplier, l'aulne, le tremble et le tilleul. Le bois de chauffage de ces essences brûle bien, le bois de chauffage de peuplier produit de fortes étincelles et brûle très rapidement ;

Hêtre - ce type de bois de chauffage est considéré comme un bois de cheminée classique, car le hêtre présente un beau motif de flammes et bon développement chauffer presque sans étincelles. À tout ce qui précède, il faut ajouter que le bois de chauffage en hêtre a un pouvoir calorifique très élevé. L'odeur du bois de hêtre brûlé est également très appréciée, c'est pourquoi le bois de hêtre est principalement utilisé pour fumer des aliments. Le bois de chauffage en hêtre est d’usage universel. Compte tenu de ce qui précède, le coût du bois de chauffage de hêtre est élevé.

Il est nécessaire de prendre en compte le fait que le pouvoir calorifique du bois de chauffage des différents types de bois fluctue considérablement. De ce fait, on obtient des fluctuations de la densité du bois et des fluctuations des facteurs de conversion mètre cube => compteur de stockage

Vous trouverez ci-dessous un tableau avec les valeurs calorifiques moyennes par mètre de bois de chauffage.

Il n'y aura pas de feu sans bois. Comme je l'ai déjà dit, pour que le feu brûle longtemps, il faut s'y préparer. Préparez du bois de chauffage. Plus c'est mieux. Il n’est pas nécessaire d’en faire trop, mais vous devriez en avoir une petite quantité au cas où. Après avoir passé deux ou trois nuits en forêt, vous pourrez probablement déterminer plus précisément la quantité de bois de chauffage nécessaire pour la nuit. Bien sûr, vous pouvez calculer mathématiquement la quantité de bois nécessaire pour entretenir un feu pendant un certain nombre d’heures. Convertissez des nœuds d'une épaisseur ou d'une autre en mètres cubes. Mais en pratique, un tel calcul ne fonctionnera pas toujours. De nombreux facteurs ne peuvent pas être calculés, et si vous essayez, la dispersion sera assez grande. Seule la pratique personnelle donne des résultats plus précis.

Un vent fort augmente le taux de combustion de 2 à 3 fois. Un temps humide et calme ralentit au contraire la combustion. Un feu peut brûler même sous la pluie, mais pour cela il faut l'entretenir constamment. Lorsqu’il pleut, il ne faut pas mettre de grosses bûches sur le feu ; elles mettent plus de temps à brûler et la pluie peut tout simplement les éteindre. N'oubliez pas que les branches plus fines s'enflamment rapidement, mais brûlent aussi rapidement. Ils doivent être utilisés pour éclairer des branches plus épaisses.

Avant de parler de certaines propriétés du bois lors de la combustion, je tiens à vous rappeler encore une fois que si vous n'êtes pas obligé de passer la nuit à proximité d'un feu, essayez de brûler un feu à moins de 1- À 1,5 mètres du bord de votre lit.

Le plus souvent, nous rencontrons les essences d'arbres suivantes : épicéa, pin, sapin, mélèze, bouleau, tremble, aulne, chêne, cerisier des oiseaux, saule. Donc, dans l'ordre.

Épicéa, Comme toutes les espèces d’arbres résineux, il brûle chaud et rapidement. Si le bois est sec, le feu se propage assez rapidement à la surface. Si vous n'avez pas la possibilité de diviser d'une manière ou d'une autre le tronc d'un petit arbre en parties égales relativement petites et que vous utilisez l'arbre entier pour allumer un feu, soyez très prudent. Un feu de bois peut dépasser les limites du foyer et causer bien des ennuis. Dans ce cas, laissez suffisamment d’espace pour le foyer afin que le feu ne puisse pas se propager davantage. L'épicéa a la capacité de « tirer ». Lors de la combustion, la résine contenue dans le bois commence à bouillir sous l'influence de températures élevées et, ne trouvant aucune issue, explose. Le morceau de bois brûlant qui se trouve au sommet s'envole du feu. Probablement, beaucoup de ceux qui ont allumé un feu ont remarqué ce phénomène. Pour vous protéger de telles surprises, placez simplement les bûches avec l’extrémité tournée vers vous. Les charbons volent généralement perpendiculairement au tronc.

Pin. Brûle plus chaud et plus vite que l'épicéa. Il se brise facilement si l'arbre n'a pas plus de 5 à 10 cm d'épaisseur de diamètre. "Des tirs." Les branches fines et sèches conviennent bien comme deuxième et troisième bois de chauffage pour allumer un feu.

Sapin. La principale caractéristique distinctive est qu'il ne « tire » pratiquement pas. Les troncs de bois mort d'un diamètre de 20 à 30 cm conviennent très bien au « nodya », un feu qui dure toute la nuit. Brûle chaud et uniformément. Taux de combustion entre l'épicéa et le pin.

Mélèze. Cet arbre, contrairement aux autres arbres résineux, perd ses aiguilles en hiver. Le bois est plus dense et plus résistant. Brûle longtemps, plus longtemps que l'épicéa, uniformément. Dégage beaucoup de chaleur. Si vous trouvez un morceau de mélèze sec au bord de la rivière, il est possible qu'avant que ce morceau n'atteigne la berge, il soit resté dans l'eau pendant un certain temps. Un tel arbre brûlera beaucoup plus longtemps que d'habitude dans la forêt. Un arbre, étant dans l'eau, sans oxygène, devient plus dense et plus fort. Bien sûr, tout dépend de la durée passée dans l’eau. Après être resté là pendant plusieurs décennies, il se transforme en poussière.

Propriétés du bois à brûler

Le bois de chauffage à brûler doit être préparé avec soin et à l’avance. Bon bois de chauffage ne devrait pas sécher moins d'un an. Le temps minimum de séchage dépend du mois de pose du tas de bois (en jours) :

Un de plus indicateur important, qui caractérise la qualité du bois de chauffage pour chauffer une cheminée ou un poêle, est la densité ou la dureté du bois. Les bois durs à feuilles caduques ont le plus grand transfert de chaleur, tandis que les résineux en ont le moins. La densité du bois à une teneur en humidité de 12 % est indiquée dans le tableau ci-dessous :

Pouvoir calorifique spécifique des bois de diverses essences.

Le pouvoir calorifique du bois de chauffage dépend du type d'arbre et de son humidité

Nous appelons bois de chauffage les morceaux de bois utilisés dans des réactions d'oxydation rapide avec l'oxygène de l'air pour produire de la lumière et de la chaleur. On allume simplement un feu au sol après être parti pique-niquer. Ou dans appareils spéciaux- les barbecues, foyers, chaudières, poêles, takyrs ou autres.

Il existe différents types de bois de chauffage, la quantité de chaleur obtenue en le brûlant, divisée par la masse (volume), est appelée chaleur spécifique combustion du fioul. Le pouvoir calorifique du bois de chauffage dépend du type d’arbre et de sa teneur en humidité. De plus, l'intégralité de la combustion et l'efficacité de l'utilisation de l'énergie de combustion dépendent d'autres facteurs. Différents poêles, force de tirage, conception de la cheminée - tout affecte le résultat.

L'essence du paramètre physique

L'énergie est mesurée en « joules » - la quantité de travail effectué pour se déplacer de 1 mètre lorsqu'une force de 1 newton est appliquée dans la direction d'application. Ou en « calories » - la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer 1 g d'eau de 1 °C à une pression de 760 mm mercure. Une calorie internationale correspond à 4,1868 Joules.

La capacité thermique spécifique d'un combustible est la quantité de chaleur produite par une combustion complète divisée par la masse ou le volume du combustible.

La valeur n'est pas constante, car le bois de chauffage peut varier considérablement et ce paramètre varie également en conséquence. En laboratoire, la chaleur spécifique est mesurée par combustion dans des appareils spéciaux. Le résultat est vrai pour un échantillon spécifique, mais uniquement pour cet échantillon.

La chaleur spécifique totale du fioul est mesurée avec refroidissement simultané des produits de combustion et condensation de l'eau évaporée - pour prendre en compte TOUTE la quantité d'énergie reçue.

Dans la pratique, on utilise plus souvent la chaleur de travail que la chaleur spécifique de combustion, sans tenir compte de toute l'énergie reçue.

L'essence du processus de combustion

Si vous chauffez du bois, à 120-150 ˚C, il devient foncé. Il s'agit d'une carbonisation lente, se transformant en charbon de bois. En augmentant la température à 350-350 ˚С, nous assisterons à une décomposition thermique, un noircissement avec dégagement de fumée blanche ou brune. Lorsqu’ils sont chauffés davantage, les gaz de pyrolyse libérés (CO et hydrocarbures volatils) s’enflamment et se transforment en flammes. Après avoir brûlé pendant un certain temps, la quantité de substances volatiles diminuera et les charbons continueront à brûler, mais sans flamme. En pratique, pour allumer et entretenir la combustion, le bois doit être chauffé entre 450 et 650 ˚C.

Processus de combustion du bois

Par la suite, la température de combustion du fioul dans le foyer varie d'environ 500 ˚С (peuplier) à 1 000 et plus (frêne, hêtre). Cette valeur dépend grandement du tirage, de la conception du four et de nombreux autres facteurs.

Dépend de l'humidité

Plus l’humidité est élevée, plus la combustion est mauvaise, plus l’efficacité du poêle est faible et plus il est difficile d’allumer et d’entretenir le feu. Et le pouvoir calorifique du bois de chauffage est inférieur.

Indicateurs de pouvoir calorifique (la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète de 1 kg de bois de chauffage, en fonction de l'humidité)

La chaleur spécifique du fioul et son taux d’utilisation diminuent. Les raisons sont les suivantes.

1. L'eau contenue dans la composition réduit la quantité de combustible en tant que telle : à une humidité de 50 %, le bois de chauffage contient la moitié de l'eau. Et ça ne brûlera pas...
2. Une partie de l’énergie du fioul sera consacrée au chauffage et à l’évaporation de l’humidité.
3. Le bois humide conduit mieux la chaleur, ce qui rend difficile le réchauffement de la partie de la bûche incendiée jusqu'à la température de combustion.

La teneur en humidité du bois fraîchement coupé varie en fonction du moment de l'abattage, du type d'arbre et du lieu de croissance, mais il contient en moyenne environ 50 % d'eau.

C'est pourquoi ils le mettent en tas de bois sous un auvent. Pendant le stockage, une partie de l’humidité s’évapore. Lorsque l'humidité diminue de 50 à 20 %, la chaleur spécifique de combustion du fioul double environ.

Dépendance à la densité

Curieusement, la composition des arbres de différentes espèces est similaire : 35 à 46 % de cellulose, 20 à 28 % de lignine + esters, résines et autres substances. Et la différence de chaleur de combustion du fioul est due à la porosité, c'est-à-dire à l'espace occupé par les vides. En conséquence, plus l'arbre est dense, plus le pouvoir calorifique du bois de chauffage qu'il produit est élevé. Granulés combustibles de haute qualité obtenus par séchage et pressage déchets de bois avoir une densité de 1,1 kg/dm 3, c'est-à-dire supérieure à la densité de l'eau. Dans lequel ils se noient.

Caractéristiques économiques de divers bois de chauffage

La forme compte : plus les bûches sont petites, plus elles s’enflamment facilement et brûlent plus vite. Il est clair que la longueur dépend aussi de la conception : il est impossible d'en placer des trop longs dans un poêle ou une cheminée, les extrémités dépassent vers l'extérieur. Trop court - travail supplémentaire lors de la coupe ou du hachage. La température de combustion du bois de chauffage dépend de la quantité d'humidité, du type de bois et de la quantité d'air fourni. La température est la plus basse lors de la combustion de bois de peuplier, la plus élevée lors de la combustion de bois durs : frêne, érable de montagne, chêne.

L'importance de l'humidité a été écrite ci-dessus. Non seulement le transfert de chaleur du combustible dans le four, mais aussi les coûts de main-d'œuvre pour le fendage ou le sciage en dépendent dans une large mesure. Il est plus facile de fendre et de scier du bois humide et fraîchement coupé. Cependant, il est trop humide et visqueux, ce qui le rend très douloureux. La partie crosse est plus dense et les souches déracinées et les zones proches des nœuds ont une résistance accrue. Là, les couches de bois sont entrelacées, ce qui le rend beaucoup plus solide. Le chêne se fend bien dans le sens longitudinal, ce qui est utilisé par les tonneliers depuis l'Antiquité. Obtenir des bardeaux, des bardeaux et fendre du bois de chauffage a ses secrets.

L'épicéa est une espèce « filante », c'est pourquoi il n'est pas souhaitable de l'utiliser dans les cheminées ou les incendies. Lorsqu'elles sont chauffées, les « bulles » internes de résine bouillonnent et projettent des particules brûlantes assez loin, ce qui est dangereux : il est facile de brûler des vêtements à proximité d'un feu. Cela pourrait également provoquer un incendie près du foyer. Dans un foyer à four fermé, cela n'a pas d'importance. Le bouleau produit une flamme chaude et constitue un excellent bois de chauffage. Mais quand mauvaise traction il produit beaucoup de substances résineuses (on le faisait autrefois goudron de bouleau), beaucoup de suie se dépose. L'aulne et le tremble, au contraire, produisent peu de suie. Les allumettes sont principalement fabriquées à partir de tremble.

En pratique, il est pratique de scier et de fendre immédiatement du bois de chauffage fraîchement coupé. Ensuite, empilez-le sous les auvents, en faisant des tas de bois pour que l'air passe à travers, séchant le combustible et augmentant le transfert de chaleur. Couper du bois est une tâche qui demande beaucoup de travail, alors lors de l'achat, faites-y attention. De plus, ils vous apporteront du bois de chauffage empilé ou en vrac.

Dans le second cas, le fioul est placé dans un corps « en vrac », et le client paie en partie l'air. De plus, le combustible liquide ou gazeux utilisé pour le chauffage présente un avantage : il est facile d'automatiser l'approvisionnement. Ils nécessitent beaucoup de bois de chauffage fait soi-même. Tout cela doit être pris en compte lors du choix d'un poêle ou d'une chaudière pour votre maison.

Vidéo : Comment choisir du bois de chauffage pour le foyer