Горение или тление

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Содержание материала

Процессы газификации древесины известны давно: ещё в 40-х годах XX века в СССР грузовики-полуторки оснащали двигателями внутреннего сгорания, работавшими на синтез-газе (СО + Н2), вырабатывавшемся в газогенераторе автомобиля из древесных чурок (маленьких поленьев длиной сантиметров десять, которые по разнарядке заготавливали колхозы).
При определённых условиях древесину можно рассматривать как смесь углерода и воды, которая в свою очередь может быть переведена при высоких температурах в смесь горючих газов. Но очевидно, что в действительности древесина отнюдь не является механической смесью углерода и воды. Она состоит из многих органических веществ с различными физико-химическими свойствами. При нагреве древесина выделяет летучие продукты деструкции (разложения), ни воде, ни синтез-газу не соответствующие и представляющие собой кислородсодержащие органические соединения — альдегиды, кетоны, спирты и т.д.
Второй важной реакцией газификации является взаимодействие при температурах свыше 1000°С углерода (углей сажи) с углекислым газом, являющимся продуктом окисления углерода, то есть продукты сгорания могут вторично прореагировать с горючим (углеродом), образуя угарный газ СО и обуславливая недожог в печи: С02 + С = > 2СО.
Дрова (а также все материалы из растительного сырья, включая бумагу, являющуюся стопроцентной целлюлозой, торф, табак курительный и пр.) могут гореть в двух режимах: тлеющем и пламенном. Не вдаваясь в детали, поясним суть режимов на упрощённом модельном примере горения древесного топлива с торца в гипотетической газонепроницаемой гильзе [рис. 2).
140Сначала поместим в трубку древесный уголь (см. рис. 2а), всегда присутствующий на поверхности горящих дров — тот самый древесный уголь, которым топили самовары. Нагреем торец каким-нибудь образом до температуры воспламенения (около 600°С), то есть подожжём торец. Кислород 02, диффундирующий к поверхности топлива и даже частично проникающий вглубь угля, начнёт химически реагировать с ним, образуя углекислый газ С02 с выделением тепловой энергии, которая расходуется на нагрев самого отходящего углекислого газа, на нагрев торцевой поверхности угля и на тепловое излучение с раскалённого торца.
Если процесс завязался, то есть появилось устойчивое горение, увеличением подачи кислорода (например, обдувом) можно поднять температуру горения торца за счёт большего тепловыделения (кривая 1 на рис. 2а). При этом повышается скорость горения, то есть скорость перемещения горящего торца влево.
Процесс проходит без пламени в диффузионном режиме подвода молекул окислителя и отвода молекул продуктов сгорания. Если скомпенсировать радиационные (лучистые) потери тепла с торца за счёт теплового инфракрасного излучения путём внешнего облучения торца таким же инфракрасным излучением (например, поместив куски горящего угля рядом друг с другом), то температура торца ещё больше повысится (кривая 2 на рис. 2а). Это соответствует хорошо известному в быту явлению: полешки горят и догорают лучше «в коллективе», когда друг дружку греют. Одно полешко в печке (особенно колосниковой) горит плохо, их надо минимум два, или нужно иметь раскалённый кирпичный под (дно) печи. Максимальная же температура во всех случаях будет наблюдаться непосредственно на торце угля.