Het vochtgehalte van houtachtige biomassa is een kwantitatief kenmerk dat het vochtgehalte in de biomassa weergeeft. Maak onderscheid tussen absolute en relatieve vochtigheid van biomassa.
absolute vochtigheid De verhouding van de massa vocht tot de massa droog hout wordt genoemd:
Waar W a - absolute vochtigheid,%; m is de massa van het monster in natte toestand, g; m 0 is de massa van hetzelfde monster dat is gedroogd tot een constante waarde, g.
Relatieve of bedrijfsvochtigheid De verhouding van de massa vocht tot de massa nat hout wordt genoemd:
Waar W p - relatieve of werkende vochtigheid,%
Bij het berekenen van houtdroogprocessen wordt absolute vochtigheid gebruikt. Bij thermische berekeningen wordt alleen relatieve of werkende vochtigheid gebruikt. Gezien deze gevestigde traditie zullen we in de toekomst alleen nog maar relatieve vochtigheid gebruiken.
Houtachtige biomassa bevat twee vormen van vocht: gebonden (hygroscopisch) en vrij. Het gebonden vocht bevindt zich binnen de celwanden en wordt vastgehouden door fysisch-chemische bindingen; de verwijdering van dit vocht gaat gepaard met extra energiekosten en tast de meeste eigenschappen van de houtsubstantie aanzienlijk aan.
Vrij vocht wordt gevonden in celholten en in intercellulaire ruimtes. Vrij vocht wordt alleen vastgehouden door mechanische bindingen, wordt veel gemakkelijker verwijderd en heeft minder invloed op de mechanische eigenschappen van hout.
Wanneer hout wordt blootgesteld aan lucht, wordt er vocht uitgewisseld tussen de lucht en de houtsubstantie. Als het vochtgehalte van de houtsubstantie erg hoog is, dan droogt het hout tijdens deze uitwisseling uit. Als de luchtvochtigheid laag is, wordt de houtsubstantie bevochtigd. Bij een lang verblijf van hout in de lucht, stabiele temperatuur en relatieve vochtigheid wordt ook het vochtgehalte van het hout stabiel; dit wordt bereikt wanneer de elasticiteit van waterdamp in de omringende lucht gelijk is aan de elasticiteit van waterdamp aan het oppervlak van het hout. De waarde van een stabiel vochtgehalte van hout, langdurig gerijpt bij een bepaalde temperatuur en luchtvochtigheid, is voor alle boomsoorten gelijk. Stabiele vochtigheid wordt evenwicht genoemd en wordt volledig bepaald door de parameters van de lucht waarin het zich bevindt, d.w.z. de temperatuur en relatieve vochtigheid.
Vochtgehalte van stamhout. Afhankelijk van het vochtgehalte wordt stamhout verdeeld in nat, vers gekapt, luchtdroog, kamerdroog en absoluut droog.
Nat hout is hout dat lang in het water heeft gelegen, bijvoorbeeld bij het raften of bij het sorteren in een waterbassin. Nat houtvocht W p hoger dan 50%.
Vers gekapt hout wordt hout genoemd dat het vocht van een groeiende boom heeft vastgehouden. Het hangt af van de houtsoort en varieert binnen W p = 33...50%.
Het gemiddelde vochtgehalte van vers gekapt hout is, %, voor vuren 48, voor lariks 45, voor dennen 50, voor cederhout 48, voor gewone den 47, voor wilg 46, voor linde 38, voor esp 45, voor els 46, voor populier 48, wrattige berk 44, beuk 39, iep 44, haagbeuk 38, eik 41, esdoorn 33.
Luchtdroog is hout dat lange tijd in de open lucht heeft gerijpt. Tijdens het verblijf in de open lucht droogt het hout voortdurend uit en neemt de vochtigheid geleidelijk af tot een stabiele waarde. Vochtgehalte van luchtdroog hout W p =13...17%.
Kamerdroog hout is hout dat lange tijd in een verwarmde en geventileerde ruimte heeft gestaan. Vochtigheid van kamerdroog hout W p =7...11%.
Absoluut droog - hout gedroogd bij een temperatuur van t = 103 ± 2 ° C tot constant gewicht.
In een groeiende boom is het vochtgehalte van stamhout ongelijk verdeeld. Het varieert zowel langs de straal als langs de hoogte van de stam.
Het maximale vochtgehalte van stamhout wordt beperkt door het totale volume van celholten en intercellulaire ruimtes. Wanneer hout vergaat, worden zijn cellen vernietigd, waardoor extra interne holtes worden gevormd, de structuur van verrot hout losraakt, poreus wordt naarmate het vervalproces zich ontwikkelt en de sterkte van het hout sterk afneemt.
Om deze redenen is het vochtgehalte van houtrot niet beperkt en kan het zulke hoge waarden bereiken dat de verbranding ervan inefficiënt wordt. De verhoogde porositeit van rot hout maakt het zeer hygroscopisch en bij blootstelling aan lucht wordt het snel vochtig.
As inhoud noemde de inhoud in de brandstof van minerale stoffen die overblijven na de volledige verbranding van de gehele brandbare massa. As is een ongewenst onderdeel van de brandstof, omdat het het gehalte aan brandbare elementen vermindert en de werking van verbrandingsapparaten bemoeilijkt.
As is onderverdeeld in inwendig, vervat in de houtsubstantie, en uitwendig, die tijdens het oogsten, opslaan en transporteren van biomassa in de brandstof terecht zijn gekomen. Afhankelijk van het type as heeft een verschillende smeltbaarheid bij verhitting tot hoge temperaturen. Laagsmeltende as wordt as genoemd, met een temperatuur van het begin van de vloeibare smelttoestand onder 1350 ° C. Middelsmeltende as heeft een temperatuur van het begin van de vloeibaar-smeltende toestand in het bereik van 1350-1450 °C. Voor vuurvaste as ligt deze temperatuur boven 1450 °C.
De binnenste as van houtachtige biomassa is vuurvast, terwijl de buitenste as laagsmeltend is.
Het asgehalte van de bast van verschillende rassen varieert van 0,5 tot 8% en hoger met ernstige vervuiling tijdens het oogsten of bewaren.
De dichtheid van een houtsubstantie is de verhouding van de massa van het materiaal dat de celwanden vormt tot het volume dat het inneemt. De dichtheid van de houtsubstantie is voor alle houtsoorten gelijk en is gelijk aan 1,53 g/cm 3 . Op aanbeveling van de CMEA-commissie worden alle indicatoren van de fysische en mechanische eigenschappen van hout bepaald op een absoluut vochtgehalte van 12% en herberekend voor dit vochtgehalte.
| Ras | Dichtheid kg / m 3 | |
| Bij standaard vochtigheid | Absoluut droog | |
| Lariks | 660 | 630 |
| Pijnboom | 500 | 470 |
| Ceder | 435 | 410 |
| Zilverspar | 375 | 350 |
| Haagbeuk | 800 | 760 |
| Witte acacia | 800 | 760 |
| Peer | 710 | 670 |
| Eik | 690 | 650 |
| esdoorn | 690 | 650 |
| gewone as | 680 | 645 |
| Beuken | 670 | 640 |
| Iep | 650 | 615 |
| Berk | 630 | 600 |
| Els | 520 | 490 |
| Esp | 495 | 470 |
| Linde | 495 | 470 |
| wilg | 455 | 430 |
Het stortgewicht van afval in de vorm van verschillende gebroken houtafval varieert sterk. Voor droge snippers vanaf 100 kg/m 3, tot 350 kg/m 3 en meer voor natte snippers.
Houtachtige biomassa in de vorm waarin het de ovens van ketels binnenkomt, wordt genoemd werkende brandstof. De samenstelling van houtachtige biomassa, d.w.z. het gehalte aan individuele elementen erin, wordt gekenmerkt door de volgende vergelijking:
C p + H p + O p + N p + A p + W p \u003d 100%,
waarbij C p, H p, O p, N p - het gehalte in de houtpulp, respectievelijk, van koolstof, waterstof, zuurstof en stikstof,%; A p, W p - respectievelijk het gehalte aan as en vocht in de brandstof.
Om de brandstof in warmtetechnische berekeningen te karakteriseren, worden de concepten droge massa en brandbare massa van brandstof gebruikt.
Droog gewicht brandstof is in dit geval de biomassa, gedroogd tot een volledig droge toestand. De samenstelling wordt uitgedrukt door de vergelijking
C c + H c + O c + N c + A c = 100%.
brandbare massa brandstof is biomassa waaruit vocht en as zijn verwijderd. De samenstelling wordt bepaald door de vergelijking
C g + H g + O g + N r \u003d 100%.
Indices bij de tekens van biomassacomponenten betekenen: p is het gehalte van de component in de werkmassa, c is het gehalte van de component in de droge massa, r is het gehalte van de component in de brandbare brandstofmassa.
Een van de opmerkelijke kenmerken van stamhout is de verbazingwekkende stabiliteit van de elementaire samenstelling van de brandbare massa. Dat is waarom de soortelijke verbrandingswarmte van verschillende houtsoorten is nagenoeg gelijk.
De elementaire samenstelling van de brandbare massa stamhout is voor alle soorten nagenoeg gelijk. In de regel ligt de variatie in de inhoud van individuele componenten van de brandbare massa van stamhout binnen de grenzen van de fout van technische metingen.Op basis hiervan is het bij het uitvoeren van thermische berekeningen, het aanpassen van ovenapparaten die stamhout verbranden, enz. mogelijk om de volgende samenstelling van stamhout voor brandbaar te nemen zonder een grote foutmassa: C g = 51%, H g = 6,1%, O g = 42,3%, N g = 0,6%.
Verbrandingswarmte biomassa is de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij de verbranding van 1 kg van een stof. Maak onderscheid tussen hogere en lagere calorische waarde.
Hogere calorische waarde- dit is de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij de verbranding van 1 kg biomassa met de volledige condensatie van alle waterdamp gevormd tijdens de verbranding, met het vrijkomen van warmte die wordt gebruikt voor hun verdamping (de zogenaamde latente verdampingswarmte). De hogere calorische waarde Q in wordt bepaald door de formule van D. I. Mendelejev (kJ / kg):
Q in \u003d 340С r + 1260H r -109O r.
Netto calorische waarde(NTS) - de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij de verbranding van 1 kg biomassa, zonder rekening te houden met de warmte die wordt besteed aan de verdamping van vocht gevormd tijdens de verbranding van deze brandstof. De waarde wordt bepaald door de formule (kJ / kg):
Q p \u003d 340C p + 1030H p -109O p -25W p.
De calorische waarde van stamhout is afhankelijk van slechts twee grootheden: het asgehalte en het vochtgehalte. De calorische onderwaarde van de brandbare massa (droog, asvrij!) stamhout is nagenoeg constant en bedraagt 18,9 MJ/kg (4510 kcal/kg).
Afhankelijk van de productie waarin houtafval wordt geproduceerd, kunnen ze worden onderverdeeld in twee soorten: houtafval en houtbewerkingsafval.
houtkap zijn de afneembare delen van een boom tijdens het houtkapproces. Deze omvatten naalden, bladeren, niet-verhoute scheuten, takken, twijgen, toppen, peuken, vizieren, stengelstekken, schors, afval van de productie van gesplitste balansen, enz.
In zijn natuurlijke vorm is houtkapafval niet erg transporteerbaar; bij gebruik voor energiedoeleinden wordt het voorlopig vermalen tot snippers.
Houtbewerkingsafval is het afval dat ontstaat in de houtverwerkende industrie. Deze omvatten: platen, latten, sneden, korte sneden, schaafsel, zaagsel, afval van de productie van technologische chips, houtstof, schors.
Afhankelijk van de aard van de biomassa kan houtafval worden onderverdeeld in de volgende soorten: afval van kroonelementen; stam hout afval; schors afval; houtrot.
Afhankelijk van de vorm en grootte van de deeltjes wordt houtafval doorgaans onderverdeeld in de volgende groepen: klonterig houtafval en zachthoutafval.
Stuk houtafval- dit zijn cut-offs, vizieren, fout knipsels, platen, rails, cuts, shorts. Zacht houtafval omvat zaagsel en schaafsel.
Het belangrijkste kenmerk van gekneusd hout is de fractionele samenstelling. Fractionele samenstelling is de kwantitatieve verhouding van deeltjes van bepaalde grootte in de totale massa gebroken hout. De fractie gekapt hout is het percentage deeltjes van een bepaalde grootte in de totale massa.
Versnipperd hout kan naar deeltjesgrootte worden onderverdeeld in de volgende soorten:
Afzonderlijk merken we de kenmerken van houtstof op. Houtstof dat vrijkomt bij het schuren van hout, triplex, spaanplaat en vezelplaat is niet onderhevig aan opslag, zowel in de buffermagazijnen van ketelhuizen als in de opslag buiten het seizoen van kleine houtbrandstof vanwege het hoge wind- en explosiegevaar. Bij het verbranden van houtstof in ovens moet ervoor worden gezorgd dat alle regels voor de verbranding van poedervormige brandstof worden nageleefd, om het optreden van flitsen en explosies in ovens en in gaspaden van stoom- en heetwaterketels te voorkomen.
Houtschuurstof is een mengsel van houtdeeltjes met een gemiddelde grootte van 250 micron met schuurpoeder, gescheiden van de schuurhuid tijdens het schuren van houtmateriaal. Het gehalte aan schurend materiaal in houtstof kan oplopen tot 1 gew.%.
Een belangrijk kenmerk van houtachtige biomassa als brandstof is de afwezigheid van zwavel en fosfor. Zoals u weet, is het belangrijkste warmteverlies in elke ketel het verlies van thermische energie met rookgassen. De waarde van dit verlies wordt bepaald door de temperatuur van de uitlaatgassen. Deze temperatuur wordt tijdens de verbranding van zwavelhoudende brandstoffen, om zwavelzuurcorrosie van de staartverwarmingsoppervlakken te voorkomen, op minimaal 200...250 °C gehouden. Bij het verbranden van houtafval dat geen zwavel bevat, kan deze temperatuur worden verlaagd tot 100 ... 120 ° C, wat het rendement van keteleenheden aanzienlijk zal verhogen.
Het vochtgehalte van houtbrandstof kan over een zeer groot bereik variëren. In de meubel- en houtbewerkingsindustrie is het vochtgehalte van sommige soorten afval 10 ... 12%, in houtkapbedrijven is het vochtgehalte van het grootste deel van het afval 45 ... 55%, het vochtgehalte van de schors tijdens het ontschorsen van afval na raften of sorteren in waterbassins bereikt 80%. Een toename van het vochtgehalte van houtbrandstof vermindert de productiviteit en efficiëntie van ketels. De opbrengst aan vluchtige stoffen tijdens de verbranding van houtbrandstof is zeer hoog - tot 85%. Dit is ook een van de kenmerken van houtachtige biomassa als brandstof en vereist een grote lengte van de toorts, waarin de verbranding van brandbare componenten die uit de laag komen wordt uitgevoerd.
Een cokesproduct van houtachtige biomassa, houtskool is zeer reactief in vergelijking met fossiele kolen. De hoge reactiviteit van houtskool maakt het mogelijk om verbrandingsapparaten te laten werken bij lage waarden van de overtollige luchtcoëfficiënt, wat een positief effect heeft op de efficiëntie van ketelinstallaties wanneer houtbiomassa daarin wordt verbrand.
Naast deze positieve eigenschappen heeft hout echter eigenschappen die de werking van ketels nadelig beïnvloeden. Dergelijke kenmerken omvatten in het bijzonder het vermogen om vocht te absorberen, d.w.z. een toename van de vochtigheid in het aquatisch milieu. Met een toename van de luchtvochtigheid daalt de lagere calorische waarde snel, het brandstofverbruik neemt toe, de verbranding wordt moeilijker, wat de toepassing van speciale ontwerpoplossingen in ketel- en ovenapparatuur vereist. Bij een vochtgehalte van 10% en een asgehalte van 0,7% is de NCV 16,85 MJ/kg en bij een vochtgehalte van 50% slechts 8,2 MJ/kg. Het brandstofverbruik van de ketel bij hetzelfde vermogen zal dus meer dan 2 keer veranderen bij het overschakelen van droge naar natte brandstof.
Kenmerkend voor hout als brandstof is het lage gehalte aan inwendige as (maximaal 1%). Tegelijkertijd bereiken externe minerale insluitsels in houtafval soms 20%. De as die wordt gevormd tijdens de verbranding van puur hout is vuurvast en de verwijdering ervan uit de verbrandingszone van de oven is technisch niet bijzonder moeilijk. Minerale insluitsels in smeltbare houtbiomassa. Tijdens de verbranding van hout met een aanzienlijk gehalte ervan, wordt gesinterde slak gevormd, waarvan de verwijdering uit de hogetemperatuurzone van de verbrandingsinrichting moeilijk is en speciale technische oplossingen vereist om de efficiënte werking van de oven te garanderen. De gesinterde slak die wordt gevormd tijdens de verbranding van houtachtige biomassa met een hoog asgehalte heeft een chemische affiniteit voor bakstenen en bij hoge temperaturen in het ovenapparaat sintert het met het oppervlak van het metselwerk van de ovenwanden, wat het moeilijk maakt om de slak te verwijderen .
Warmteafgifte gewoonlijk de maximale verbrandingstemperatuur genoemd die wordt ontwikkeld tijdens volledige verbranding van de brandstof zonder overtollige lucht, d.w.z. onder omstandigheden waarin alle warmte die vrijkomt tijdens de verbranding volledig wordt besteed aan het verwarmen van de resulterende verbrandingsproducten.
De term warmteafgifte werd ooit door D.I. Mendelejev voorgesteld als een kenmerk van brandstof, wat de kwaliteit weerspiegelt in termen van de mogelijkheid om het te gebruiken voor processen bij hoge temperatuur. Hoe hoger de warmteafgifte van de brandstof, hoe hoger de kwaliteit van de thermische energie die vrijkomt bij de verbranding, hoe hoger het rendement van stoom- en warmwaterketels. De verwarmingscapaciteit is de grens tot waar de werkelijke temperatuur in de oven nadert naarmate het verbrandingsproces verbetert.
De warmteafgifte van houtbrandstof is afhankelijk van het vochtgehalte en het asgehalte. De warmteafgifte van absoluut droog hout (2022 °C) is slechts 5% lager dan die van vloeibare brandstof. Bij een houtvochtgehalte van 70% neemt de warmteafgifte meer dan 2 keer af (939 °C). Daarom is een vochtgehalte van 55-60% de praktische grens voor het gebruik van hout als brandstof.
De invloed van het asgehalte van hout op de warmteafgifte is veel zwakker dan de invloed van vochtigheid op deze factor.
De invloed van het vochtgehalte van houtige biomassa op het rendement van ketelinstallaties is zeer groot. Bij het verbranden van absoluut droge houtachtige biomassa met een laag asgehalte, benadert het rendement van keteleenheden, zowel in termen van productiviteit als efficiëntie, het rendement van ketels op vloeibare brandstof en in sommige gevallen hoger dan het rendement van ketels die bepaalde soorten steenkool gebruiken.
Een toename van de vochtigheid van houtachtige biomassa leidt onvermijdelijk tot een afname van het rendement van ketelinstallaties. U dient dit te weten en voortdurend maatregelen te ontwikkelen en uit te voeren om te voorkomen dat atmosferische neerslag, bodemwater enz. in de houtbrandstof terechtkomen.
Het asgehalte van houtachtige biomassa maakt het moeilijk om te verbranden. De aanwezigheid van minerale insluitsels in houtachtige biomassa is te wijten aan het gebruik van onvoldoende perfecte technologische processen voor het oogsten van hout en de primaire verwerking ervan. Het is noodzakelijk om de voorkeur te geven aan dergelijke technologische processen waarbij de verontreiniging van houtafval met minerale insluitsels kan worden geminimaliseerd.
De fractionele samenstelling van het gekneusde hout moet optimaal zijn voor dit type verbrandingsapparaat. Afwijkingen in deeltjesgrootte van het optimale, zowel naar boven als naar beneden, verminderen het rendement van de verbrandingsinrichtingen. Versnipperaars die worden gebruikt om hout tot brandstofsnippers te vermalen, mogen geen grote afwijkingen in deeltjesgrootte geven in de richting van hun toename. De aanwezigheid van een groot aantal te kleine deeltjes is echter ook ongewenst.
Om een efficiënte verbranding van houtafval te garanderen, is het noodzakelijk dat het ontwerp van keteleenheden voldoet aan de kenmerken van dit type brandstof.
Voor die eigenaren die besluiten hun huis te verwarmen met vaste brandstof, is dit materiaal bedoeld. Het is niet direct te achterhalen welke brandstof goedkoper is om een huis te verwarmen, wat comfortabeler is. Vaak volgen de eigenaren van particuliere huizen het advies van adviseurs van een winkel die ketels en kachels verkoopt, en kopen ze wat hen in de winkel is geadviseerd.
Maar een adviseur van de winkel woont niet in uw huis, hij hoeft niet elke dag uw cv-ketel te verwarmen en te luisteren naar de klachten van uw familie over de kou en vochtigheid in het pand. Daarom kunnen adviseurs als belanghebbende worden aangemerkt en om de andere keer naar hun argumenten luisteren.
En voor mezelf, voor eens en voor altijd, om één punt te verduidelijken - alleen de eigenaar van een privéwoning is alleen 'voor zichzelf'. Al de rest is "tegen hem" - convenanten, fabrikanten van bouwmaterialen, fabrikanten en verkopers van ketels en ovens, Gazprom, RAO UES, enzovoort, enzovoort.
Je moet dus goed naar iedereen luisteren, het is beter om uitgebreide onderwerpen te lezen op alle gerespecteerde bouwforums en daaruit, zij het beetje bij beetje, de nodige kennis te kiezen.
Een van deze struikelblokken, die door fabrikanten en ovens en adviseurs in gespecialiseerde winkels en bedrijven op een heel andere manier wordt geïnterpreteerd, is de indicator van het rendement van een ketel of oven.
Sommige fabrikanten claimen een rendement van 85-90 procent voor hun ketels, hoewel ze aanbieden om hun warmtegeneratoren te verwarmen met kolen en hout. Sommige fabrikanten bieden de consumentenketels aan met een rendement van meer dan 100 procent, omdat ze dit argumenteren met de processen van gasopwekking uit hout en pyrolyseverbranding.
En sommigen schrijven dat in hun direct brandende kachels brandhout tot 6-8 uur brandt en bijna een paleis van 3 verdiepingen en enkele tientallen kamers kan verwarmen.
Na te hebben gedacht, koopt de consument ofwel een kachel met het label 15 kW, in de hoop een huis van 150 vierkante meter te verwarmen met deze warmtegenerator. Laat zijn huis normaal geïsoleerd zijn en volgens SNiP zou 1 kW warmteafgifte van een oven of ketel per 10 m² voldoende moeten zijn. Huizen.
De consument begint zijn ketel met hout te verwarmen, maar de temperatuur in het verwarmingssysteem wil niet eens stijgen tot de gekoesterde + 65C, om nog maar te zwijgen van + 90C. Brandhout vliegt en vliegt, en het huis bevriest geleidelijk. Wat is er?
Er kunnen verschillende redenen zijn voor deze situatie en na verloop van tijd zullen we ze allemaal analyseren. In de tussentijd, hier is de allereerste reden.
De fabrikant is "een beetje" sluw en geeft het vermogen van zijn ketel of kachel van 15 kW aan wanneer hij wordt gestookt met "ideaal" brandhout - brandhout met een hoge calorische waarde.
En zoals u weet, heeft hout van verschillende soorten een verschillende calorische waarde. Kijk in onderstaande tabel voor de calorische waarde van brandhout:
Zelfs als we ervan uitgaan dat alle houtsoorten in brandhout worden gebruikt bij het verbranden van dezelfde vochtigheid, kijk dan eens wat er gebeurt:
De fabrikant, die een vermogen van 15 kW heeft aangegeven voor de calorische waarde van calorierijk brandhout, benadeelt de consument bij voorbaat als hij dergelijk brandhout niet kan kopen of oogsten.
Kijk naar de tabel met calorische waarde van brandhout en begrijp dat als je brandt met populierenstekken of de overblijfselen van planken uit de constructie, je een kachel moet kiezen met een waarde die 1,5 keer hoger is dan wat door de fabrikant is geschreven.
Dat wil zeggen, om een huis van 150 m² te verwarmen. populieren- of dennenhout, je zult een ketel of kachel moeten kiezen met een vermogen van 20-23 kW.
Er zullen vragen zijn, stel ze aan mij, contacten staan op de site.
Met vriendelijke groet, Sergey Ivashko.
Het asgehalte in verschillende componenten van de bast van verschillende soorten Spar 5.2, den 4,9% - De toename van het asgehalte van de bast is in dit geval te wijten aan verontreiniging van de bast tijdens het raften van zwepen langs de rivieren. Het asgehalte in verschillende samenstellende delen van de schors, volgens V. M. Nikitin, wordt weergegeven in de tabel. 5. Het asgehalte van de bast van verschillende soorten op droge basis, volgens A.I. Pomeransky, is: den 3,2%, spar 3,95, 2,7, els 2,4%.
Volgens NPO CKTI im. II Pol - Zunova, het asgehalte van de bast van verschillende rotsen varieert van 0,5 tot 8%. Asgehalte van kroonelementen. Het asgehalte van kroonelementen is hoger dan het asgehalte van hout en is afhankelijk van de houtsoort en de groeiplaats. Volgens V. M. Nikitin is het asgehalte van de bladeren 3,5%.
Takken en takken hebben een intern asgehalte van 0,3 tot 0,7%. Afhankelijk van het type technologisch proces verandert hun asgehalte echter aanzienlijk als gevolg van verontreiniging met externe minerale insluitsels. Vervuiling van takken en takken tijdens het oogsten, slippen en transporteren is het meest intens bij nat weer in de lente en de herfst.
Vochtigheid en dichtheid zijn de belangrijkste eigenschappen van hout.
Vochtigheid- dit is de verhouding van de massa vocht in een bepaald volume hout tot de massa absoluut droog hout, uitgedrukt als een percentage. Vocht dat celmembranen doordringt, wordt gebonden of hygroscopisch genoemd, en vocht dat celholten en intercellulaire ruimtes vult, wordt vrij of capillair genoemd.
Als hout droogt, verdampt er eerst vrij vocht en daarna gebonden vocht. De toestand van hout, waarbij de celmembranen de maximale hoeveelheid gebonden vocht bevatten en alleen lucht in de celholten, wordt de hygroscopische grens genoemd. De bijbehorende luchtvochtigheid bij kamertemperatuur (20°C) is 30% en is niet rasafhankelijk.
De volgende niveaus van houtvochtgehalte worden onderscheiden: nat - vochtigheid boven 100%; vers gesneden - vochtigheid 50. 100%; luchtdroge vochtigheid 15,20%; droog - vochtigheid 8,12%; absoluut droog - luchtvochtigheid is ongeveer 0%.
Dit is de verhouding bij een bepaalde vochtigheid, kg, tot zijn volume, m 3.
Verhoogt met toenemende luchtvochtigheid. Zo is de dichtheid van beukenhout bij een vochtgehalte van 12% 670 kg/m3 en bij een vochtgehalte van 25% is dit 710 kg/m3. De dichtheid van laat hout is 2,3 keer groter dan die van vroeg hout, dus hoe beter ontwikkeld laat hout, hoe hoger de dichtheid (tabel 2). De voorwaardelijke dichtheid van hout is de verhouding van de massa van het monster in een absoluut droge toestand tot het volume van het monster op de grens van hygroscopiciteit.
Het vochtgehalte van houtachtige biomassa is een kwantitatief kenmerk dat het vochtgehalte in de biomassa weergeeft. Er zijn absolute en relatieve vochtigheid van biomassa.
Absolute vochtigheid is de verhouding van de massa vocht tot de massa droog hout:
Wat=t~t° 100,
Waar Noa - absolute vochtigheid,%; m is het gewicht van het monster in natte toestand, g; m0 is de massa van hetzelfde monster dat is gedroogd tot een constante waarde, g.
Relatieve of werkvochtigheid is de verhouding van de massa vocht tot de massa nat hout:
Waar Wp - relatief of werkend, vochtigheid, 10
De omrekening van absolute vochtigheid naar relatieve vochtigheid en vice versa gebeurt volgens de formules:
As is onderverdeeld in inwendig, vervat in de houtsubstantie, en uitwendig, die tijdens het oogsten, opslaan en transporteren van biomassa in de brandstof terecht zijn gekomen. Afhankelijk van het type as heeft een verschillende smeltbaarheid bij verhitting tot hoge temperaturen. Laagsmeltende as wordt as genoemd, die een temperatuur heeft van het begin van de vloeibare smelttoestand onder 1350 °. Middelsmeltende as heeft een temperatuur van het begin van de vloeibaar-smeltende toestand in het bereik van 1350-1450 °C. Voor vuurvaste as ligt deze temperatuur boven 1450 °C.
De binnenas van houtachtige biomassa is vuurvast, terwijl de buitenste as smeltbaar is. Het asgehalte in verschillende delen van bomen van verschillende soorten is weergegeven in de tabel. 4.
Asgehalte van stamhout. Het gehalte aan inwendige as van stamhout varieert van 0,2 tot 1,17%. Op basis hiervan moet, in overeenstemming met de aanbevelingen voor de normatieve methode van thermische berekening van keteleenheden in de berekeningen van verbrandingsapparaten, het asgehalte van stamhout van alle soorten gelijk zijn aan 1% van de droge massa
|
4. Verspreiding van as in delen van een boom voor verschillende soorten
|
Hout. Dit is gerechtvaardigd als het binnendringen van minerale insluitsels in het gekapte stamhout wordt uitgesloten.
Asgehalte van de schors. Het asgehalte van de bast is groter dan het asgehalte van het stamhout. Een van de redenen hiervoor is dat het oppervlak van de schors wordt geblazen door atmosferische lucht terwijl de boom groeit, en tegelijkertijd de minerale aerosolen die erin zitten vangt.
Volgens de waarnemingen van TsNIIMOD voor drijfhout in de omstandigheden van Arkhangelsk-zagerijen en houtbewerkingsbedrijven, was het asgehalte van blaffend afval
In spar 5.2, in den 4,9% - De toename van het asgehalte van de bast wordt in dit geval verklaard door vervuiling van de bast tijdens het raften met zwepen langs de rivieren.
Het asgehalte van de bast van verschillende soorten per droog gewicht is volgens A.I. Pomeransky: den 3,2%, spar 3,95, berken 2,7, els 2,4%. Volgens NPO CKTI im. II Pol - Zunova, het asgehalte van de bast van verschillende rotsen varieert van 0,5 tot 8%.
Asgehalte van kroonelementen. Het asgehalte van kroonelementen is hoger dan het asgehalte van hout en is afhankelijk van de houtsoort en de groeiplaats. Volgens V. M. Nikitin is het asgehalte van de bladeren 3,5%. Takken en takken hebben een intern asgehalte van 0,3 tot 0,7%. Afhankelijk van het type technologisch proces van houtoogst, verandert hun asgehalte echter aanzienlijk als gevolg van verontreiniging met externe minerale insluitsels. Vervuiling van takken en takken tijdens het oogsten, slippen en transporteren is het meest intens bij nat weer in de lente en de herfst.
Dikte. De dichtheid van een materiaal wordt gekenmerkt door de verhouding van de massa tot het volume. Bij het bestuderen van deze eigenschap in relatie tot houtige biomassa worden de volgende indicatoren onderscheiden: de dichtheid van de houtsubstantie, de dichtheid van absoluut droog hout, de dichtheid van nat hout.
De dichtheid van een houtsubstantie is de verhouding van de massa van het materiaal dat de celwanden vormt tot het volume dat het inneemt. De dichtheid van de houtsubstantie is voor alle houtsoorten gelijk en is gelijk aan 1,53 g/cm3.
De dichtheid van absoluut droog hout is de verhouding van de massa van dit hout tot het volume dat het inneemt:
P0 = m0/V0, (2,3)
Waarbij ro de dichtheid is van absoluut droog hout; dan - de massa van het houtmonster bij nr. p = 0; V0 - het volume van het houtmonster bij №р=0.
De dichtheid van nat hout is de verhouding van de massa van een monster bij een bepaald vochtgehalte tot het volume bij hetzelfde vochtgehalte:
Р w = mw/Vw, (2,4)
Waar mond is de dichtheid van hout bij vochtigheid Wp; mw is de massa van het houtmonster bij vochtgehalte. Vw is het volume dat het houtmonster inneemt bij vochtgehalte Wр.
Dichtheid van stamhout. De waarde van de dichtheid van stamhout hangt af van de soort, de vochtigheid en de zwelcoëfficiënt /Cf. Alle houtsoorten met betrekking tot de zwelcoëfficiënt KR zijn onderverdeeld in twee groepen. De eerste groep omvat soorten met een zwelcoëfficiënt /Ср = 0,6 (sprinkhaan, berk, beuk, haagbeuk, lariks). De tweede groep omvat alle andere rassen waarin /<р=0,5.
Voor de eerste groep voor witte acacia, berk, beuk, haagbeuk, lariks kan de dichtheid van stamhout worden berekend met behulp van de volgende formules:
Pw = 0,957 -------- ------- р12, W< 23%;
100-0.4WP" (2-5)
Loo-UR p12" Nee. p>23%
Voor alle andere soorten wordt de dichtheid van stamhout berekend met de formules:
0* = P-Sh.00-0.5GR L7R<23%; (2.6)
Ріг = °,823 100f°lpp Ri. її">"23%,
Waar pig de dichtheid is bij standaard vochtigheid, d.w.z. bij een absolute vochtigheid van 12%.
De dichtheidswaarde bij standaard vochtigheid wordt bepaald voor verschillende houtsoorten volgens tabel. 6.
|
6. Dichtheid van stamhout van verschillende soorten prn standaard vocht n in volledig droge staat
|
Schors dichtheid. De dichtheid van de korst is veel minder bestudeerd. Er zijn slechts fragmentarische gegevens die een nogal gemengd beeld geven van deze eigenschap van de korst. In dit werk zullen we ons concentreren op de gegevens van M. N. Simonov en N. L. Leontiev. Om de dichtheid van de schors te berekenen, gebruiken we formules met dezelfde structuur als de formules voor het berekenen van de dichtheid van stamhout, waarbij we de coëfficiënten van volumetrische zwelling van de schors vervangen. De dichtheid van de bast wordt berekend volgens de volgende formules: pijnboomschors
(100-THR)P13 ^p<230/
103.56- 1.332GR "" (2,7)
1.231(1-0.011GR)"^>23%-"
Spar schors Pw
|
W P<23%; W*> 23%; gr<23%; Гр>23%. |
P w - (100 - WP) p12 102.38 - 1.222 WP
|
berkenschors |
1.253(1_0.01WP)
(100-WP)pia 101.19 - 1.111WP
1.277(1 -0.01WP)
De dichtheid van de bast is veel hoger dan de dichtheid van de korst. Dit wordt bewezen door de gegevens van A. B. Bolshakov (Sverd - NIIPdrev) over de dichtheid van delen van de korst in een absoluut droge toestand (Tabel 8).
Dichtheid van verrot hout. De dichtheid van rot hout in het beginstadium van verval neemt meestal niet af en neemt in sommige gevallen zelfs toe. Met de verdere ontwikkeling van het proces van verval neemt de dichtheid van rot hout af en in de laatste fase wordt deze veel minder dan de dichtheid van gezond hout,
De afhankelijkheid van de dichtheid van verrot hout van het stadium van aantasting door rot is weergegeven in de tabel. negen.
|
9. Dichtheid van houtrot afhankelijk van het stadium van de schade |
Rc (YuO-IGR) 106-1.46WP
De pis-waarde van rot hout is: espenrot pi5 = 280 kg/m3, dennenrot pS5=260 kg/m3, berkenrot p15 = 300 kg/m3.
Dichtheid van boomkroonelementen. De dichtheid van kroonelementen is praktisch niet bestudeerd. Bij brandstofsnippers van kruinelementen is de overheersende component qua volume snippers van twijgen en takken, die qua dichtheid dicht bij het stamhout liggen. Daarom is het bij het uitvoeren van praktische berekeningen in de eerste benadering mogelijk om de dichtheid van de elementen van de kroon gelijk te stellen aan de dichtheid van het stamhout van de overeenkomstige soort.
Over de besproken onderwerpen zal ik hier een samenvatting schrijven, en dan zoiets als paragrafen waaruit deze samenvattingen volgen.
1. Specifieke calorische waarde van elk hout 18 - 0.1465W, MJ / kg = 4306-35W kcal/kg, W-vochtigheid.
2. Volumetrische calorische waarde van berk (10-40%)
2.6kW*h/l
3. Volumetrische calorische waarde van dennen (10-40%) 2,1 kW*h/l
4. Drogen tot 40% en lager is niet zo moeilijk. Voor rondhout is het zelfs nodig als er wordt gekloofd.
5. As brandt niet. Roet en houtskool liggen dicht bij kolen
6. Bij de verbranding van droog hout komt 567 gram water per kilogram brandhout vrij.
7. Theoretische minimale luchttoevoer voor verbranding - 5,2 m3/kg_droog_hout Normale luchttoevoer is ongeveer 3m3/l_grenen en 3_5 m3/l_berken.
8. In de schoorsteen, waarvan de temperatuur van de binnenmuren hoger is dan 75 graden, vormt zich geen condensaat (bij brandhout tot 70% luchtvochtigheid).
9. Het TT rendement van de ketel/oven zonder warmteterugwinning mag bij een rookgastemperatuur van 200°C niet hoger zijn dan 91%.
10. Een rookgaswarmtewisselaar met stoomcondensatie kan, afhankelijk van de aanvankelijke vochtigheid, tot 30% of meer van de verbrandingswarmte van brandhout terugwinnen.
11. Het verschil tussen de hier verkregen uitdrukking voor de specifieke calorische waarde van brandhout en de literatuurafhankelijkheid is voornamelijk te wijten aan het gebruik van verschillende definities van vocht
12. De calorische volumetrische waarde van rot brandhout met een droge dichtheid van 0,3 kg/l is 1,45 kW*h/l over een breed vochtigheidsbereik.
13. Om de volumetrische calorische waarde van verschillende soorten brandhout te bepalen, volstaat het om de dichtheid van luchtdroog brandhout van dit type te meten, te vermenigvuldigen met 4 en de calorische waarde te krijgen in kWh liter brandhoutgegevens bijna ongeacht de vochtigheid. Noem het de regel van vier
Inhoud
1. Algemene bepalingen.
2. Calorische waarde van absoluut droog hout.
3. Calorische waarde van nat hout.
3.1. Theoretische berekening van de verdampingswarmte van water uit hout.
3.2. Berekening van de verdampingswarmte van water uit hout
4. Afhankelijkheid van houtdichtheid van vochtigheid
5. Volumetrische calorische waarde.
6. Over de vochtigheid van brandhout.
7. Rook, houtskool, roet en as
8. Hoeveel waterdamp wordt er gevormd bij de verbranding van hout
9. Latente warmte.
10. Hoeveelheid lucht die nodig is voor het verbranden van hout
10.1. Rookgas hoeveelheid
11. Rookgaswarmte
12. Over de efficiëntie van de oven:
13. Totaal warmteterugwinningspotentieel
14. Nogmaals over de afhankelijkheid van de calorische waarde van brandhout van vochtigheid
15. Over de calorische waarde van verrot brandhout
16. Op de volumetrische calorische waarde van brandhout.
Tot het klaar is. Ik ben blij met aanvullingen en constructieve opmerkingen/suggesties.
1. Algemene bepalingen.
Ik zal meteen een voorbehoud maken dat bleek dat ik twee verschillende concepten versta onder het vochtgehalte van hout. Ik zal alleen blijven werken met het vochtgehalte dat wordt vermeld voor hout. Die. de massa water in de boom gedeeld door de massa droge stof, niet de massa water gedeeld door de totale massa.
Die. vochtigheid 100% betekent dat er in een ton brandhout 500 kg water en 500 kg absoluut droog brandhout zit
Concept één. Natuurlijk kun je spreken over de calorische waarde van brandhout in kilogrammen, maar het is onhandig, aangezien het vochtgehalte van brandhout sterk varieert en daarmee ook de specifieke calorische waarde. Met dit alles kopen we brandhout in kubieke meters, niet in tonnen.
Wij kopen kolen in tonnen, dus daarvoor is vooral de calorische waarde per kg interessant.
Wij kopen gas in in kubieke meter, dus de calorische waarde van gas is juist per kubieke meter interessant.
Steenkool heeft een calorische waarde van ongeveer 25MJ/kg en gas ongeveer 40MJ/m3. Over brandhout schrijven ze van 10 tot 20 MJ/kg. We begrijpen het. Hieronder zullen we zien dat de volumetrische calorische waarde, in tegenstelling tot de massa voor brandhout, niet zo veel verandert.
2. Calorische waarde van absoluut droog hout.
Laten we om te beginnen de calorische waarde van volledig droog brandhout (0%) bepalen door simpelweg de elementaire samenstelling van het hout te bepalen.
Daarom geloof ik dat de gegeven percentages enorm zijn.
1000 g absoluut droog brandhout bevat:
495g C
442g O
63g H
Onze laatste reacties. We laten de tussenliggende weg (hun thermische effecten, tot op zekere hoogte, zitten in de uiteindelijke reactie):
С+O2->CO2+94 kcal/mol~400 kJ/mol
H2+0.5O2->H2O+240 kJ/mol
Laten we nu de extra zuurstof bepalen - die de verbrandingswarmte zal geven.
495g C ->41,3 mol
442g O2->13,8 mol
63g H2->31,5 mol
Voor de verbranding van koolstof is 41,3 mol zuurstof nodig en voor de verbranding van waterstof 15,8 mol zuurstof.
Laten we eens kijken naar twee extreme opties. In de eerste is alle beschikbare zuurstof in het hout gebonden aan koolstof, in de tweede aan waterstof.
We geloven:
1e optie
Ontvangen warmte (41,3-13,8)*400+31,5*240=11000+7560=18,6 MJ/kg
2e optie
Ontvangen warmte 41,3*400+(31,5-13,8*2)*240=16520+936=17,5 MJ/kg
De waarheid, samen met alle chemie, ligt ergens in het midden.
De hoeveelheid kooldioxide en waterdamp die vrijkomt bij volledige verbranding is in beide gevallen gelijk.
Die. calorische waarde van elk absoluut droog brandhout (zelfs espen, zelfs eiken) 18+-0.5MJ/kg~5.0+-0.1kW*h/kg
3. Calorische waarde van nat hout.
Nu zijn we op zoek naar gegevens voor de calorische waarde afhankelijk van de luchtvochtigheid.
Om de specifieke calorische waarde afhankelijk van de vochtigheid te berekenen, wordt voorgesteld om de formule Q=A-50W te gebruiken, waarbij A varieert van 4600 tot 3870 http://tehnopost.kiev.ua/ru/drova/13-teplotvornost-drevesiny- drova.html
of neem 4400 in overeenstemming met GOST 3000-45 http://www.pechkaru.ru/Svojstva drevesin.html
Laten we het uitzoeken. door ons verkregen voor droog brandhout 18 MJ/kg = 4306 kcal/kg.
en 50W komt overeen met 20,9 kJ/g water. De verdampingswarmte van water is 2,3 kJ/g. En hier is de inconsistentie. Daarom is de formule mogelijk niet van toepassing in een breed scala aan vochtigheidsparameters. Bij lage luchtvochtigheid vanwege ongedefinieerde A, bij hoge luchtvochtigheid (meer dan 20-30%) vanwege onjuiste 50.
In de gegevens over de directe calorische waarde zijn er tegenstrijdigheden van bron tot bron en is er onduidelijkheid over wat onder vochtigheid wordt verstaan. Ik zal geen links geven. Daarom berekenen we eenvoudig de verdampingswarmte van water, afhankelijk van de vochtigheid.
3.1. Theoretische berekening van de verdampingswarmte van water uit hout.
Om dit te doen, gebruiken we de afhankelijkheden
Laten we ons beperken tot 20 graden.
vanaf hier
3% -> 5%(rel)
4% -> 10%(rel)
6% -> 24%(rel)
9% -> 44%(rel)
12% -> 63%(rel)
15% -> 73%(rel)
20% -> 85%(rel)
28% -> 97%(rel)
Hoe haal je hier de verdampingswarmte uit? maar vrij eenvoudig.
mu(paar)=mu0+RT*ln(pi)
Dienovereenkomstig wordt het verschil in de chemische potentialen van stoom over hout en water gedefinieerd als delta(mu)=RT*ln(pi/pus). pi - partiële stoomdruk boven de boom, pnas - partiële druk van verzadigde dampen. Hun verhouding is de relatieve vochtigheid van de lucht uitgedrukt als een fractie, laten we het H aanduiden.
respectievelijk
R=8.31 J/mol/K
T=293K
het chemische potentiaalverschil is het verschil in de verdampingswarmte uitgedrukt in J/mol. We schrijven de uitdrukking in beter verteerbare eenheden in kJ / kg
delta(Qsp)=(1000/18)*8.31*293/1000 ln(H)=135ln(H) kJ/kg tot teken
3.2. Berekening van de verdampingswarmte van water uit hout
Van hieruit worden onze grafische gegevens verwerkt tot momentane waarden van de verdampingswarmte van water:
3% -> 2,71MJ/kg
4% -> 2.61MJ/kg
6% -> 2.49MJ/kg
9% -> 2,41MJ/kg
12% -> 2.36MJ/kg
15% -> 2.34MJ/kg
20% -> 2.32MJ/kg
28% -> 2.30MJ/kg
Verder 2,3 MJ/kg
Onder de 3% gaan we uit van 3MJ/kg.
We zullen. We hebben universele gegevens die van toepassing zijn op elk hout, ervan uitgaande dat de originele afbeelding ook van toepassing is op elk hout. Dit is erg goed. Overweeg nu het proces van het bevochtigen van hout en de bijbehorende daling van de calorische waarde
laten we 1kg droog residu hebben, vochtigheid 0g, calorische waarde 18MJ / kg
bevochtigd tot 3% - toegevoegd water 30g. De massa nam met deze 30 gram toe en de verbrandingswarmte nam af met de verdampingswarmte van deze 30 gram. Totaal hebben we (18MJ-30/1000*3MJ)/1.03kg=17.4MJ/kg
verder bevochtigd met nog eens 1%, nam de massa toe met nog eens 1% en nam de latente warmte toe met 0,0271 MJ. Totaal 17.2MJ/kg
En zo verder berekenen we alle waarden opnieuw. We krijgen:
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%-> 13,3 MJ/kg
40%-> 12.2MJ/kg
70%-> 9.6MJ/kg
Hoera! Deze gegevens zijn wederom niet afhankelijk van de houtsoort.
In dit geval wordt de afhankelijkheid perfect beschreven door een parabool:
Q=0,0007143*W^2 - 0,1702W + 17,82
of lineair op het interval 0-40
Q \u003d 18 - 0.1465W, MJ / kg of in kcal / kg Q \u003d 4306-35W (helemaal geen 50) We zullen het verschil apart behandelen.
4. Afhankelijkheid van houtdichtheid van vochtigheid
Ik zal twee rassen overwegen. Dennen en berken
Om te beginnen heb ik gerommeld en besloten om te stoppen bij de volgende gegevens over de dichtheid van hout:
Als we de dichtheidswaarden kennen, kunnen we het volumegewicht van het droge residu en water bepalen, afhankelijk van de vochtigheid houden we geen rekening met de verse snede, omdat de vochtigheid niet is bepaald.
Daarom is de berkendichtheid 2.10E-05x2 + 2.29E-03x + 6.00E-01
grenen 1.08E-05x2 + 2.53E-03x + 4.70E-01
waarbij x de vochtigheid is.
Ik zal vereenvoudigen tot een lineaire uitdrukking in het bereik van 0-40%
Het blijkt
grenen ro=0.47+0.003W
berken ro=0.6+0.003W
Het zou leuk zijn om statistieken over de gegevens te verzamelen, aangezien grenen 0,47 m.b is. en over de zaak, maar berk is lichter, en 0,57 ergens.
5. Volumetrische calorische waarde.
Laten we nu de calorische waarde-eenheid van het volume van het vermogen van dennen en berken berekenen
voor berk
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
Voor berk is te zien dat de calorische volumetrische waarde varieert van 8 MJ / l voor vers gesneden tot 10,8 voor absoluut droog. In een praktisch significant bereik van 10-40% van ongeveer 9 tot 10 MJ / l ~ 2,6 kWh / l
voor dennen
vochtigheid dichtheid soortelijke warmte volumetrische warmtecapaciteit
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
Voor berk kan worden gezien dat de calorische volumetrische waarde varieert van 6,5 MJ / l voor vers gesneden tot 8,5 voor absoluut droog. In een praktisch significant bereik van 10-40% van ongeveer 7 tot 8 MJ / l ~ 2,1 kWh / l
6. Over de vochtigheid van brandhout.
Eerder noemde ik een praktisch significant interval van 10-40%. Ik wil het uitleggen. Uit de eerder gevoerde discussies wordt duidelijk dat het doelmatiger is om droog brandhout te verbranden dan onbewerkt brandhout, en het is eenvoudigweg gemakkelijker om het te verbranden, het is gemakkelijker om het naar de vuurhaard te dragen. Het blijft om te begrijpen wat droog betekent.
Als we naar de afbeelding hierboven kijken, zien we dat bij dezelfde 20 graden boven de 30% de evenwichtsluchtvochtigheid naast zo'n boom 100% is (rel.). Wat betekent het? AK het feit dat de stam zich gedraagt als een plas, en droogt onder alle weersomstandigheden, kan zelfs drogen in de regen. De droogsnelheid wordt alleen beperkt door diffusie, dat wil zeggen de lengte van de stam indien niet gehakseld.
Overigens is de droogsnelheid van een stam van 35 cm lang ongeveer gelijk aan de droogsnelheid van een fifty-fifty plank, terwijl door scheuren in de stam de droogsnelheid bovendien toeneemt in vergelijking met een plank, en bij het leggen in een enkele rij logs verbetert nog steeds het drogen in vergelijking met een plank. Het lijkt erop dat je in een paar maanden in de zomer in een eenrijig stuifmeel op straat een luchtvochtigheid van 30% of minder dan een halve meter brandhout kunt bereiken. Gechipt natuurlijk nog sneller droog.
Klaar om te bespreken of er resultaten zijn.
Het is niet moeilijk om je voor te stellen wat voor soort logboek dit is qua uiterlijk en aanraking. Het bevat uiteindelijk geen scheuren, voelt licht vochtig aan. Als het lukraak in het water ligt, kunnen schimmels en schimmels verschijnen. Vreugdevol naar binnen rennen als de hitte allerlei insecten is. Het prikt natuurlijk, maar met tegenzin. Ik denk dat ergens boven de 50% het praktisch helemaal niet prikt. De bijl/hakmes komt binnen met een "slurp" en het hele effect
Luchtdroog hout, heeft al scheuren en een luchtvochtigheid van minder dan 20%. Het is al relatief eenvoudig te prikken en brandt perfect.
Wat is 10%? Laten we naar de foto kijken. Dit is niet noodzakelijk kamerdroging. Dit kan drogen in een sauna of gewoon in een verwarmde ruimte tijdens het seizoen. Dit brandhout brandt - heb gewoon tijd om het op te werpen, het vlamt perfect op, licht en "rinkelt" bij aanraking. Ze zijn ook prachtig geschaafd in splinters.
7. Rook, houtskool, roet en as
De belangrijkste verbrandingsproducten van hout zijn koolstofdioxide en waterdamp. Die, samen met stikstof, de belangrijkste componenten van het rookgas zijn.
Bovendien blijven er onverbrande resten achter. Dit is roet (in de vorm van vlokken in de pijp, en eigenlijk wat we rook noemen), houtskool en as. Hun samenstelling is als volgt:
houtskool:
http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1490.html
samenstelling: 80-92% C, 4,0-4,8% H, 5-15% O - eigenlijk dezelfde steen, zoals gesuggereerd
Houtskool bevat ook 1-3% mijnwerker. onzuiverheden, hs. arr. carbonaten en oxiden van K, Na, Ca, Mg, Si, Al, Fe.
En hier is as wat is onbrandbare metaaloxiden. Trouwens, as wordt in de wereld gebruikt als toevoeging aan cement, ook klinker, eigenlijk alleen ontvangen voor levering (zonder extra energiekosten).
roet
elementaire samenstelling,
Koolstof, C 89 - 99
Waterstof, H 0,3 - 0,5
Zuurstof, O 0,1 - 10
Zwavel, S0.1 - 1.1
Mineralen0.5
Toegegeven, dit zijn niet dezelfde roet - maar technische roet. Maar ik denk dat het verschil klein is.
Zowel houtskool als roet zijn qua samenstelling dicht bij steenkool, wat betekent dat ze niet alleen verbranden, maar ook een hoge calorische waarde hebben - op het niveau van 25 MJ/kg. Ik denk dat de vorming van zowel steenkool als roet voornamelijk te wijten is aan onvoldoende temperatuur in de oven / gebrek aan zuurstof.
8. Hoeveel waterdamp wordt er gevormd bij de verbranding van hout
1 kg droog brandhout bevat 63 gram waterstof of
Van deze 63 gram water wordt bij verbranding maximaal 63 * 18 / 2 verkregen (we besteden twee gram waterstof om 18 gram water te verkrijgen) \u003d 567 gram/kg_brandhout.
De totale hoeveelheid water die op deze manier bij de verbranding van hout wordt gevormd, is
0% ->567 g/kg
10%->615 g/kg
20%->673g/kg
40%->805 g/kg
70%->1033 g/kg
9. Latente warmte.
Een interessante vraag is: als het vocht dat ontstaat bij de verbranding van hout condenseert en de warmte die daarbij ontstaat wordt afgevoerd, hoeveel is er dan? Laten we schatten.
0% ->567 g/kg->1.3MJ/kg->7,2% van de calorische waarde van brandhout
10%->615 g/kg->1.4MJ/kg->8.8% van de calorische waarde van brandhout
20%->673 g/kg->1.5MJ/kg->10.6% van de verbrandingswarmte van brandhout
40%->805 g/kg->1,9 MJ/kg->15,2% van de calorische waarde van brandhout
70%->1033 g/kg->2.4MJ/kg->24.7% van de calorische waarde van brandhout
Hier is het theoretisch de grens van het additief dat uit de condensatie van water kan worden geperst. Bovendien, als je nog steeds met niet-vochtig brandhout verwarmt, dan is het hele marginale effect binnen 8-15%
10. Hoeveelheid lucht die nodig is voor het verbranden van hout
De tweede potentiële warmtebron om het rendement van de HT-ketel/oven te verbeteren is de warmteafvoer uit het rookgas.
We hebben alle benodigde gegevens al, dus we gaan niet in op bronnen. Eerst moet je de theoretische minimale luchttoevoer voor het stoken van hout berekenen. Om droog te beginnen.
Laten we naar paragraaf 2 gaan
1 kg brandhout:
495g C ->41,3 mol
442g O2->13,8 mol
63g H2->31,5 mol
Voor de verbranding van koolstof is 41,3 mol zuurstof nodig en voor de verbranding van waterstof 15,8 mol zuurstof. Bovendien is er al 13,8 mol zuurstof. De totale zuurstofbehoefte voor verbranding is 43,3 mol/kg_hout. vanaf hier luchtbehoefte: 216 mol/kg_hout= 5,2 m3/kg_hout(zuurstof - een vijfde).
Voor verschillende vochtgehaltes van hout hebben we:
0%->5,2 m3/kg->2,4 m3/l_grenen! 3,1 m3/l_, berken
10%->4,7 m3/kg->2,4 m3/l_grenen! 3,0 m3/l_, berken
20%->4,3 m3/kg->2,3 m3/l_grenen! 2,9 m3/l_, berken
40%->3,7 m3/kg->2,2 m3/l_grenen! 2,7 m3/l_, berken
70%->3,1 m3/kg->2,1 m3/l_grenen! 2,5 m3/l_, berken
Net als in het geval van calorische waarde, zien we dat: de benodigde luchttoevoer per liter brandhout is enigszins afhankelijk van het vochtgehalte.
Tegelijkertijd is het onmogelijk om minder lucht toe te voeren dan de verkregen waarde - er zal een onvolledige uitbranding van de brandstof zijn, de vorming van koolmonoxide, roet en steenkool. Het is ook onpraktisch om veel meer toe te voeren, aangezien tegelijkertijd onvolledige verbranding van zuurstof, een verlaging van de grenstemperatuur van de rookgassen en grote verliezen in de leiding.
De overtollige luchtcoëfficiënt (gamma) wordt ingevoerd als de verhouding van de werkelijke luchttoevoer tot het theoretische minimum (5m3/kg). De waarde van de overtollige coëfficiënt kan verschillen en varieert gewoonlijk van 1 tot 1,5.
10.1. Rookgas hoeveelheid
Tegelijkertijd verbrandden we 43,3 mol zuurstof, maar kwamen 41,3 mol CO2, 31,5 mol chemisch water en al het vochtgehalte van het hout vrij.
De hoeveelheid rookgas bij de uitlaat van de oven is dus groter dan bij de inlaat en is in termen van kamertemperatuur
0% ->5,9 m3/kg, waarvan waterdamp 0,76 m3/kg
10%->5,5 m3/kg, waarvan waterdamp 0,89 m3/kg inclusief verdampte 0,13
20%->5,2 m3/kg, waarvan waterdamp 1,02 m3/kg inclusief verdampte 0,26
40%->4,8 m3/kg, waarvan waterdamp 1,3 m3/kg
70%->4,4 m3/kg, waarvan waterdamp 1,69 m3/kg
Waarom hebben we dit allemaal nodig?
Maar waarom. Om te beginnen kunnen we bepalen welke temperatuur het nodig is om de schoorsteen te onderhouden zodat er nooit condens in komt. (Ik heb trouwens helemaal geen condens in de leiding).
Om dit te doen, vinden we de temperatuur die overeenkomt met de relatieve vochtigheid van het rookgas voor 70% van het brandhout. U kunt de grafiek hierboven zien. We zijn op zoek naar 1,68 / 4,4 \u003d 0,38.
En hier is en kan niet op schema! Er is een fout
We nemen deze gegevens http://www.fptl.ru/spravo4nik/davlenie-vodyanogo-para.html en krijgen een temperatuur van 75 graden. Die. als de schoorsteen heter is, zal er geen condensatie in zitten.
Bij overmaatfactoren groter dan één dient de hoeveelheid rookgas te worden berekend als de berekende hoeveelheid rookgas (5,2 m3/kg bij 20%) plus (gamma-1) maal de theoretisch benodigde hoeveelheid lucht (4,3 m3/kg bij 20%) 20%). .
Voor een overmaat van 1,2 en 20% vocht hebben we bijvoorbeeld 5,2 + 0,2 * 4,3 = 6,1 m3/kg
11. Rookgaswarmte
We beperken ons tot het geval dat de temperatuur van het rookgas 200 graden is. Ik nam een van de waarden van de link http://celsius-service.ru/?page_id=766
En we gaan op zoek naar de overtollige warmte van het rookgas ten opzichte van kamertemperatuur - het potentieel voor warmteterugwinning. Laten we de coëfficiënt van overtollige lucht 1.2 nemen. Rookgasgegevens van hier: http://thermalinfo.ru/publ/gazy/gazovye_smesi/teploprovodnosti_i_svojstva_dymovykh_gazov/28-1-0-33
Dichtheid bij 200 graden 0,748, Cp=1,097.
op nul 1.295 en 1.042.
Houd er rekening mee dat de dichtheid gerelateerd is aan de ideale gaswet: 0,748 = 1,295 * 273/473. En de warmtecapaciteit is praktisch constant. Omdat we werken met stromen omgerekend naar 20 graden, zullen we de dichtheid bepalen bij een gegeven temperatuur - 1,207. en Cp nemen we het gemiddelde, ergens rond de 1,07. De totale warmtecapaciteit van onze standaard rookkubus is 1,29 kJ/m3/K
0% ->6,9 m3/kg->1,6MJ/kg->8,9% calorische waarde van brandhout
10%->6,4 m3/kg->1,5MJ/kg->9,3% calorische waarde van brandhout
20%->6.1 m3/kg->1.4MJ/kg->9.7% calorische waarde van brandhout
40%->5,5 m3/kg->1,3MJ/kg->10,5% van de calorische waarde van brandhout
70%->5.0 m3/kg->1.2MJ/kg->12.1% calorische waarde van brandhout
Laten we daarnaast proberen het verschil tussen de literaire calorische waarde van brandhout 4400-50W en de hierboven verkregen 4306-35W te rechtvaardigen. Motiveer het verschil in de coëfficiënt.
Stel dat de auteurs van de formule de warmte voor het verwarmen van extra stoom beschouwen als dezelfde verliezen als latente warmte en houtkrimp. We hebben tussen de 10 en 20% extra stoom toegewezen van 0,13 m3/kg_hout. Zonder ons bezig te houden met het zoeken naar de waarde van de warmtecapaciteit van waterdamp (ze verschillen nog steeds niet veel), krijgen we extra verliezen voor het verwarmen van extra water 0,13 * 1,3 * 180 = 30,4 KJ / kg_hout. Eén procent vocht is tien keer minder dan 3 kJ/kg/% of 0,7 kcal/kg/%. Ik heb geen 15. Nog steeds inconsistentie. Ik zie geen redenen meer.
12. Over de efficiëntie van de oven:
Er is een verlangen om te begrijpen wat er in de zogenaamde ligt. rendement van de ketel. Rookgaswarmte is zeker een gemis. Verliezen door de muren zijn ook onvoorwaardelijk (als ze niet nuttig worden geacht). Latente warmteverlies? Nee. De latente warmte van het verdampte vocht zit in onze verlaagde calorische waarde van brandhout. In chemisch gevormd water is een verbrandingsproduct en geen vermogensverlies (het verdampt niet, maar vormt zich onmiddellijk in de vorm van stoom).
Het totale grensrendement van de ketel/oven wordt bepaald door het wat hoger geschreven warmteterugwinningspotentieel (exclusief condensatie). En het is ongeveer 90% en niet meer dan 91. Om de efficiëntie te verhogen, is het noodzakelijk om de temperatuur van het rookgas aan de uitlaat van de oven te verlagen, bijvoorbeeld door de intensiteit van de verbranding te verminderen, maar tegelijkertijd , meer uitgebreide roetvorming moet worden verwacht - rokerige en niet 100% verbranding van brandhout -\u003e afname van de efficiëntie.
13. Totaal warmteterugwinningspotentieel.
Uit de hierboven gepresenteerde gegevens is het vrij eenvoudig te overwegen voor het geval van koeling van rookgas 200 tot 20 en vochtcondensatie. Voor het gemak van al het vocht.
0% ->2,9MJ/kg->16% van de calorische waarde van brandhout
10%->3.0MJ/kg->18.6% van de calorische waarde van brandhout
20%->3.0MJ/kg->20.6% van de calorische waarde van brandhout
40%->3.2MJ/kg->26.3% van de calorische waarde van brandhout
70%->3.6MJ/kg->37.4% van de calorische waarde van brandhout
Opgemerkt moet worden dat de waarden behoorlijk significant zijn. Die. er is een potentieel voor warmteterugwinning, terwijl de grootte van de effecten in absolute termen in MJ/kg zwak afhangt van de vochtigheid, wat de technische berekeningen mogelijk vereenvoudigt. Ongeveer de helft van het aangegeven effect wordt veroorzaakt door condensatie, de rest door de warmtecapaciteit van het rookgas.
14. Nogmaals over de afhankelijkheid van de calorische waarde van brandhout van vochtigheid
Laten we proberen het verschil tussen de literaire calorische waarde van brandhout 4400-50W en die verkregen boven 4306-35W te rechtvaardigen in de coëfficiënt vóór W.
Stel dat de auteurs van de formule de warmte voor het verwarmen van extra stoom beschouwen als dezelfde verliezen als latente warmte en houtkrimp. We hebben tussen de 10 en 20% extra stoom toegewezen van 0,13 m3/kg_hout. Zonder ons bezig te houden met het zoeken naar de waarde van de warmtecapaciteit van waterdamp (ze verschillen nog steeds niet veel), krijgen we extra verliezen voor het verwarmen van extra water 0,13 * 1,3 * 180 = 30,4 KJ / kg_hout. Eén procent vocht is tien keer minder dan 3 kJ/kg/% of 0,7 kcal/kg/%. Ik heb geen 15. Nog steeds inconsistentie.
Laten we een andere optie nemen. Bestaande in het feit dat de auteurs van de bekende formule werkten op het zogenaamde absolute vochtgehalte van hout, terwijl we hier op het relatieve werkten.
In absolute termen wordt W genomen als de verhouding van de massa water tot de totale massa brandhout en in de relatieve verhouding van de massa water tot de massa droog residu (zie paragraaf 1).
Op basis van deze definities construeren we de afhankelijkheid van de absolute vochtigheid van de relatieve
0%(rel)->0%(abs)
10%(rel)->9.1%(abs)
20%(rel)->16,7%(abs)
40%(rel)->28,6%(abs)
70%(rel)->41,2%(abs)
100%(rel)->50%(abs)
Overweeg afzonderlijk opnieuw het interval 10-40. Het is mogelijk om de verkregen afhankelijkheid te benaderen met een rechte lijn W = 1,55 Wabs - 4,78.
We vervangen deze uitdrukking in de formule voor de eerder verkregen calorische waarde en we hebben een nieuwe lineaire uitdrukking voor de specifieke calorische waarde van brandhout
4306-35W \u003d 4306-35 * (1,55 Wabs - 4,78) \u003d 4473-54W. We kregen uiteindelijk een resultaat dat veel dichter bij de literatuurgegevens lag.
15. Over de calorische waarde van verrot brandhout
Bij het stoken van een vuur in de natuur, ook bij barbecues, verwarm ik waarschijnlijk, net als vele anderen, het liefst met droog hout. Dit brandhout zijn nogal verrotte droge takken. Ze branden goed, behoorlijk heet, maar om een bepaalde hoeveelheid kolen te vormen, heb je ongeveer twee keer zoveel nodig als normale droge berk. Maar waar kan ik deze droge berk in het bos krijgen? Daarom verdrink ik met wat ik heb en met wat het bos niet schaadt. Hetzelfde brandhout is perfect toepasbaar voor het verwarmen van de kachel/ketel in huis.
Wat is deze droger? Dit is hetzelfde hout waarin het vervalproces meestal plaatsvond, incl. direct op de wortel, hierdoor is de dichtheid van het droge residu sterk afgenomen, er is een losse structuur ontstaan. Deze losse structuur is beter dampdoorlatend dan gewoon hout, waardoor de tak onder bepaalde omstandigheden direct aan de wijnstok droogt.
Ik heb het over deze bossen.
Je kunt ook rotte boomstammen gebruiken als ze droog zijn. Ruw rot hout is erg moeilijk te verbranden, dus we zullen het voorlopig niet overwegen.
Ik heb nog nooit de dichtheid van dergelijk brandhout gemeten. Maar subjectief is deze dichtheid ongeveer anderhalf keer lager dan bij gewoon grenen (met ruime toleranties). Op basis van dit postulaat berekenen we de volumetrische warmtecapaciteit afhankelijk van de vochtigheid, terwijl ik meestal verwarm met droog hout van hardhout, waarvan de dichtheid aanvankelijk hoger was dan die van dennen. Die. Laten we eens kijken naar het geval waarin een verrot houtblok een droge residudichtheid heeft die de helft is van die van het originele hout.
Aangezien voor berken en grenen de lineaire formules voor de afhankelijkheid van dichtheid met ons samenvielen (tot de dichtheid van absoluut droog brandhout), zullen we deze formule ook gebruiken voor verrot hout:
ro=0.3+0.003W. Dit is een zeer ruwe schatting, maar niemand lijkt veel onderzoek te hebben gedaan naar de kwestie die hier aan de orde komt. Mb Canadezen hebben informatie, maar ze hebben ook hun eigen bos, met hun eigen eigendommen.
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
Wat is niet langer verrassend De calorische waarde van rot brandhout is weer zwak afhankelijk van de vochtigheid en bedraagt ongeveer 1,45 kWh/l.
16. Op de volumetrische calorische waarde van brandhout.
Over het algemeen kunnen de beschouwde rassen, inclusief rotte, worden gecombineerd onder één formule voor calorische waarde. Om niet helemaal een academische formule te krijgen, maar toepasbaar in de praktijk, schrijven we in plaats van absoluut droog hout voor 20%:
Dichtheid Calorische waarde
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
Die. de calorische waarde van luchtdroog brandhout, ongeacht de soort, is ongeveer Q=4*dichtheid (in kg/l), kW*h/l
Die. om te begrijpen wat uw specifieke brandhout zal geven (diverse soorten fruit, rot, naaldhout, enz.) U kunt eens de dichtheid van voorwaardelijk luchtdroog brandhout bepalen - door te wegen en het volume te bepalen. Vermenigvuldig met 4 en pas de resulterende waarde toe op bijna elk vochtgehalte van brandhout.
Ik zou een soortgelijke meting uitvoeren door een korte stam (binnen 10 cm) te maken in de buurt van een cilinder of een rechthoekig parallellepipedum (plank). Het doel is niet om het volume te meten en snel genoeg aan de lucht te drogen. Ik herinner je eraan dat het drogen langs de vezels 6,5 keer sneller is dan dwars. En dit veld van 10 cm staat in de zomer in een week droog aan de lucht.
_____________________________________________________________________________
De hier geplaatste foto's bevinden zich op andere bronnen. Om de informatie-inhoud te behouden en in overeenstemming met artikel 6.8 van de Forumregels, voeg ik ze als bijlagen bij. Als deze bijlagen iemands rechten schenden, laat het ons weten - dan worden ze verwijderd.
