Las sustancias de origen orgánico incluyen el combustible que, al quemarse, libera una cierta cantidad de energía térmica. La generación de calor debe caracterizarse por una alta eficiencia y la ausencia de efectos secundarios, en particular, sustancias nocivas para la salud humana y el medio ambiente.
Si consideramos el combustible desde el punto de vista de su estado de agregación, entonces la estructura de la sustancia según el grado de inflamabilidad se puede dividir en dos componentes. La parte combustible incluye elementos químicos como hidrógeno y carbono, que en general son una mezcla de hidrocarburos, así como azufre. El componente no combustible contiene agua, sales minerales y los siguientes elementos: oxígeno, nitrógeno y varios metales.
La combustión completa de 1 kg de combustible, que consta de los componentes anteriores, promueve la liberación de diversas cantidades de energía térmica. Cualquier sustancia se evalúa mediante un indicador como el calor de combustión.
El calor de combustión del combustible (TFC), medido en kJ / kg, es la cantidad de energía que se libera como resultado de la combustión completa de 1 kg de una sustancia. Este indicador se forma en dos niveles. La TST más alta se forma debido al proceso de condensación del agua presente en los productos de combustión. Al determinar el TST más bajo, no se tiene en cuenta su grado anterior.
Entonces, el cálculo del calor en los motores de combustión interna generalmente proviene del valor del más bajo. Esto se explica de manera bastante simple: el proceso de condensación de líquido es imposible en los cilindros. Para establecer el TST, se utiliza una bomba calorimétrica en la que el oxígeno comprimido se satura con vapor de agua. Se coloca una muestra de cierto tipo de combustible en este ambiente, luego se analizan los resultados.
Para las sustancias del petróleo, la TST se calcula utilizando las siguientes fórmulas:
QВ = 33913ω (С) + 102995 ω (Н) - 10885 ω (O - S),
QН = QВ - 2512 ω (Н2О),
donde ω (C, H, O, S) - fracciones másicas de elementos en el combustible,%;
ω (Н2О) - la cantidad de vapor de agua en los productos de combustión de un kg de material,%.
Cada tipo de sustancia, que difiere en su composición química, tiene su propia TST. Los tipos más populares de combustibles sólidos incluyen:
- leña y carbón;
- pellets y briquetas.
Consideremos cada tipo por separado.
Leña
Se trata de piezas de madera aserradas o cortadas que, al quemarse en hornos, calderas y otros dispositivos, generan energía térmica.
Para facilitar la carga en la cámara de combustión, el material de madera se corta en elementos separados de hasta 30 cm de largo. Para aumentar la eficiencia de su uso, la madera debe estar lo más seca posible y el proceso de combustión debe ser relativamente lento. En muchos aspectos, la leña de maderas duras como el roble y el abedul, el avellano y el fresno, el espino son adecuadas para calentar locales. Debido al alto contenido de resina, el aumento de la velocidad de combustión y el bajo poder calorífico, las coníferas son significativamente inferiores a este respecto.
Combustible y sus tipos
Después de estudiar los aspectos relacionados con la cantidad de calor y la capacidad calorífica específica, procederemos a considerar la cantidad de calor liberado durante la combustión del combustible
.
Definición
Combustible
- una sustancia que genera calor en algunos procesos (combustión, reacciones nucleares). Es una fuente de energia.
El combustible pasa sólido, líquido y gaseoso
(Figura 1).
Higo. 1. Tipos de combustible
- Los combustibles sólidos incluyen carbón y turba
. - Los combustibles líquidos incluyen aceite, gasolina y otros productos derivados del petróleo
. - Los combustibles gaseosos incluyen gas natural
. - Por separado, es posible destacar un muy común recientemente combustible nuclear
.
La combustión de combustibles es un proceso químico oxidativo. Cuando se queman, los átomos de carbono se combinan con los de oxígeno para formar moléculas. Como resultado, se libera energía, que una persona usa para sus propios fines (Fig. 2).
Higo. 2. Formación de dióxido de carbono
Carbón
Es un material vegetal natural extraído de rocas sedimentarias.
Este tipo de combustible sólido contiene carbono y otros elementos químicos. Existe una división del material en tipos según su antigüedad. El carbón pardo se considera el más joven, seguido del carbón duro, y la antracita es más antigua que todos los demás tipos. La edad de una sustancia combustible también está determinada por su contenido de humedad, que está más presente en el material joven.
En el proceso de quemar carbón, se produce contaminación ambiental y se forma escoria en las rejillas de la caldera, lo que, hasta cierto punto, crea un obstáculo para la combustión normal. La presencia de azufre en el material también es un factor desfavorable para la atmósfera, ya que este elemento se convierte en ácido sulfúrico en el aire.
Sin embargo, los consumidores no deben preocuparse por su salud. Los fabricantes de este material, atendiendo a los clientes privados, se esfuerzan por reducir el contenido de azufre en él. El calor de combustión del carbón puede diferir incluso dentro del mismo tipo. La diferencia depende de las características de la subespecie y el contenido de minerales en ella, así como de la geografía de extracción. No solo se encuentra carbón puro como combustible sólido, sino también escoria de carbón poco enriquecida, prensada en briquetas.
| Tipo de carbón | Calor específico de combustión del material | |
| kJ / kg | kcal / kg | |
| marrón | 14 700 | 3 500 |
| Roca | 29 300 | 7 000 |
| Antracita | 31 000 | 7 400 |
Producción y uso de leña
Este material pertenece a una categoría separada, ya que no se extrae, sino que se fabrica en hornos especiales. La madera preparada previamente es cocida por los artesanos en grandes cámaras de combustión, lo que le permite cambiar la estructura del combustible y eliminar todo el exceso de humedad. La principal tecnología para la fabricación de un refrigerante eficaz se conoce desde la antigüedad. En los viejos tiempos, la gente quemaba madera en pozos profundos especiales, bloqueando el acceso al oxígeno. Las tecnologías modernas han dado grandes pasos hacia adelante, gracias a las cuales se han puesto a disposición de los artesanos hornos multifuncionales de carbón vegetal.
Siempre que los carbones acabados se almacenen en condiciones adecuadas, su nivel de humedad no supere el 16%. La ignición del combustible se observa cuando se calienta a 200˚С. El calor específico está en un nivel bastante alto: 7400 kcal / kg. Los expertos señalan el hecho de que la temperatura de combustión de dicho carbón depende en gran medida de las condiciones de combustión y del tipo de madera... Por ejemplo, el combustible a base de abedul es excelente para calentar una forja especial, así como para forjar metal.
Si el aire se suministra con la suficiente intensidad, el carbón se quemará a una temperatura de 1250˚С. En cuanto a las estufas y calderas convencionales, esta cifra estará dentro de los 900˚С. Pero en la parrilla, el carbón se quema perfectamente a una temperatura de 700˚С.
Este tipo de combustible es económico, ya que el consumidor final necesitará mucha menos madera quemada que la leña común.
Además de la alta transferencia de calor, dicho material bajo contenido de cenizas... Numerosas características positivas y un precio asequible han influido en el hecho de que el carbón vegetal se utiliza activamente para freír carnes aromáticas en la parrilla, calentar en la chimenea y preparar deliciosos platos en el horno.
Características de los hornos de carbón vegetal.
Los dispositivos que calientan la habitación a expensas del carbón tienen sus propias diferencias funcionales y de diseño.A pesar de la gran popularidad del carbón vegetal, no todos saben que este material no pertenece a la categoría de minerales, sino que fue inventado por el hombre. La temperatura de combustión de este combustible es de 900 ° C, por lo que se genera una cantidad suficiente de calor.
La producción de carbón vegetal se basa en un procesamiento específico de la madera, por lo que su estructura cambia y sale un exceso de humedad. Para implementar tales ideas, se utilizan hornos especiales, cuyo principio se basa en la pirólisis.
Dichas unidades constan de cuatro elementos principales:
- Chimenea.
- Cámara de combustión espaciosa.
- Un compartimento dedicado al reciclaje.
- Base reforzada.
Lee mas: Hágalo usted mismo chimenea.
Proceso de manufactura
Cuando la madera se carga en una cámara especial, comienza una combustión lenta de la madera. Este proceso se produce debido a la presencia de una gran cantidad de oxígeno gaseoso en el horno, que apoya continuamente la combustión. Durante este procedimiento, se genera una cantidad suficiente de calor y todo el exceso de líquido se convierte en vapor.
Todo el humo generado se envía al compartimento de reciclaje, donde se quema por completo y genera calor. Horno de carbón tan versátil puede realizar varias tareas al mismo tiempo... Entonces, con su ayuda, se fabrica carbón de alta calidad y se mantiene una temperatura agradable para una persona en la habitación.
Los expertos dicen que el proceso de fabricación de dicho combustible es muy delicado, ya que la menor falta de atención puede provocar la combustión completa de la leña. El trabajador debe retirar rápidamente las piezas de trabajo ya carbonizadas del horno.
Pellets
Pellets (pellets de combustible) es un combustible sólido producido industrialmente a partir de madera y residuos vegetales: virutas, corteza, cartón, paja.
La materia prima triturada al estado de polvo se seca y se vierte en el granulador, de donde sale en forma de gránulos de cierta forma. Se usa un polímero vegetal, la lignina, para agregar viscosidad a la masa. La complejidad del proceso de producción y la alta demanda forman el costo de los pellets. El material se utiliza en calderas especialmente equipadas.
Calor específico de combustión de combustible
Para caracterizar el combustible, dicha característica se utiliza como poder calorífico
... El valor calorífico muestra cuánto calor se libera durante la combustión del combustible (Fig. 3). En la física del poder calorífico, el concepto corresponde
calor específico de combustión de una sustancia
.
Higo. 3. Calor específico de combustión
Definición
Calor específico de combustión
- la cantidad física que caracteriza al combustible es numéricamente igual a la cantidad de calor que se libera durante la combustión completa del combustible.
El calor específico de combustión generalmente se indica con una letra. Unidades:
.
Sin unidades de medida, ya que la combustión del combustible se produce a una temperatura prácticamente constante.
El calor específico de combustión se determina empíricamente utilizando instrumentos sofisticados. Sin embargo, existen tablas especiales para resolver problemas. A continuación se muestran los valores de los calores de combustión específicos para algunos tipos de combustible.
| Sustancia |
| Polvo |
| Gasolina |
| Leña |
| Hidrógeno |
| Gas |
Cuadro 4. Calor específico de combustión de algunas sustancias
A partir de los valores dados, se puede ver que se libera una gran cantidad de calor durante la combustión, por lo que se utilizan las unidades de medida (megajulios) y (gigajulios).
Briquetas
Las briquetas son combustibles sólidos, al igual que los pellets. Se utilizan materiales idénticos para su fabricación: virutas de madera, virutas, turba, cascarilla y paja. Durante el proceso de producción, la materia prima se tritura y se comprime en briquetas. Este material también está clasificado como combustible ecológico. Es conveniente almacenarlo incluso al aire libre.Se puede observar una combustión suave, uniforme y lenta de este combustible tanto en chimeneas y estufas, como en calderas de calefacción.
Los tipos de combustibles sólidos ecológicos discutidos anteriormente son una buena alternativa a la generación de calor. En comparación con las fuentes fósiles de energía térmica, que tienen un efecto adverso sobre el medio ambiente durante la combustión y, además, no son renovables, los combustibles alternativos tienen claras ventajas y un costo relativamente bajo, lo que es importante para los consumidores de algunas categorías.
Al mismo tiempo, el riesgo de incendio de dichos combustibles es mucho mayor. Por tanto, se requiere tomar algunas medidas de seguridad en cuanto a su almacenamiento y uso de materiales ignífugos para paredes.
Valor calorífico de la madera - tabla de valor calorífico de la leña
Incluso en medio de la inundación y los insultos mutuos en el foro de la construcción, podrá obtener más conocimientos prácticos que el folleto publicitario del fabricante o los consejos del vendedor en la tienda.
Uno de estos escollos, muy interpretado a su manera por] calderas de combustible sólido [/ ancla] y hornos y consultoras en comercios y firmas especializadas es un indicador de la eficiencia de una caldera u horno.
Algunos fabricantes afirman una eficiencia del 85-90 por ciento para sus calderas, aunque ofrecen calentar sus generadores de calor con carbón y madera. Algunos fabricantes ofrecen al consumidor calderas con una eficiencia superior al 100 por ciento, argumentando esto por los procesos de generación de gas a partir de madera y combustión por pirólisis.
Y algunos escriben que en sus estufas de combustión directa, la leña se quema hasta 6-8 horas y puede calentar casi un palacio de 3 pisos y varias docenas de habitaciones.
Creyendo, el consumidor compra una caldera o estufa marcada de 15 kW, esperando usar este generador de calor para calentar una casa con un área de 150 metros cuadrados. Deje que su casa esté normalmente aislada y, según SNiP, 1 kW de potencia de calefacción de un horno o caldera por 10 metros cuadrados. Debería ser suficiente. en casa.
El consumidor comienza a calentar su caldera con leña, pero la temperatura en el sistema de calefacción no quiere subir ni siquiera a los codiciados + 65C, y mucho menos a + 90C. La leña vuela y entra en el horno de la caldera, y la casa se congela gradualmente. ¿Qué pasa?
Puede haber varias razones para esta situación, y con el tiempo las analizaremos todas. Hasta entonces, esta es la primera razón.
es falso, indicando la potencia de su caldera o estufa a 15 kW cuando se quema con leña "ideal" - leña de alto poder calorífico.
Y, como saben, la madera de diferentes especies tiene un poder calorífico diferente. Mire la siguiente tabla para ver el valor calorífico de la leña:
Incluso si damos por sentado que todos los tipos de madera en la leña se usarán con la misma humedad, entonces mira qué sucede:
- La haya o el roble dan casi 1,5 veces más calor cuando se alimentan que las especies de madera "débiles": sauce, sauce y álamo.
- Las coníferas, al estar en el "medio campesino", sin embargo, dan entre un 40 y un 50 por ciento menos de calor cuando se queman.
El fabricante, después de haber indicado la potencia de 15 kW para el poder calorífico de la leña con alto contenido calórico, pone al consumidor en desventaja de antemano si no puede comprar o adquirir dicha leña.
Mire la tabla del poder calorífico de la leña y comprenda que si está atascado con restos de álamo o restos de tablas de construcción, entonces tendrá que elegir una caldera o estufa TT con un valor nominal 1.5 veces mayor que lo que está escrito. por el fabricante.
Es decir, para calentar una casa de 150 metros cuadrados. madera de álamo o pino, tendrá que elegir una caldera o estufa con una capacidad de 20-23 kW.
Habrá preguntas, pregúnteme, los contactos están en el sitio.
Saludos cordiales, Sergey Ivashko.
Más sobre este tema en nuestro sitio web:
- Reseñas de Viadrus Hercules U22 de leña y carbón y calderas de mesa que se fabrican bajo la marca Viadrus en las fábricas checas y eslovenas, en la modificación Hércules con una capacidad de 11 a 58 kW, ...
- Calentar una casa con madera: ¿qué tan realista es? Cuando surge la pregunta de cómo calentar una casa en un invierno severo, una persona normal toma papel, un lápiz y una calculadora y se sienta ...
- El consumo mínimo de leña en una caldera de combustible sólido: ¿cómo lograrlo? Si queremos describir calderas económicas de combustible sólido, primero que nada vale la pena considerar un indicador como el consumo de leña ...
- Obtenemos agua caliente de la leña: utilizamos una caldera de combustible sólido de combustión prolongada El equipo de calefacción para bienes raíces suburbanos se presenta a los consumidores en una gran variedad, solo calderas de combustible sólido, diferentes en potencia, parámetros técnicos y ...
Carbón Balakhta
Para casas privadas y cabañas, use carbón Balakhta (Balakhta). El mejor combustible sólido del territorio de Krasnoyarsk, el lignito de alta calidad de la marca 3BR, el llamado "Balakhtinsky", se extrae a cielo abierto en la mina de carbón BolsheSyrinskoye. Pertenece a la clase: carbones secos debido a sus características, porque ocurre una combustión casi completa, lo cual es importante para los dispositivos de calefacción.
Características del carbón Balakhta:
- bajo nivel de humedad;
- la humedad media de formación no supera el 22%;
- bajo contenido de cenizas: fluctúa dentro del 5%;
- el índice de calidad del valor calorífico más bajo es 4700-5300 kcal / kg;
- en promedio 20% superior a los indicadores de otros carbones extraídos en nuestra región.
Características del carbón Balakhta 3BPK (alto grado) para calderas de combustible sólido con alimentación manual:
- tamaño 50 - 300 mm;
- contenido de cenizas no más del 6,0%;
- fracción de masa de azufre 0,12%;
- cloro 0,0030%;
- arsénico 0,00050%;
- humedad no más del 23%;
- menor calor de combustión: de 4900-5230 kcal / kg;
- el carbón de la fracción de alta calidad está en el rango de 50 a 300 mm.
El costo del carbón "Balakhtinsky de alta calidad": 2300 rublos.
Características del carbón Balakhtinsky ZBOM (nuez) para calderas automáticas y semiautomáticas, así como salas de calderas.
- tamaño de las fracciones: 10-50 mm;
- poder calorífico (calor de combustión): desde 4900 kcal / kg;
- fracción de carbón de nuez no más de 50 mm.
El costo del carbón "nuez Balakhtinsky": 2300 rublos.
Características del carbón Balakhta 3BSM (semilla) para calderas automáticas y semiautomáticas, así como salas de calderas:
- tamaño de las fracciones: 5-25 mm;
- poder calorífico (calor de combustión): desde 4950 kcal / kg;
- carbón de la fracción de semillas no más de 50 mm.
- El costo del carbón "semilla Balakhtinsky" (sembrado): 2300 - 2400 rublos.
La esencia del proceso de combustión.
Si calienta madera, a 120–150 ˚С se vuelve de color oscuro. Es una carbonización lenta, convirtiéndose en carbón. Habiendo llevado la temperatura a 350–350 ˚С, veremos descomposición térmica, ennegreciéndose con la liberación de humo blanco o marrón. Calentando aún más, los gases de pirólisis emitidos (CO e hidrocarburos volátiles) se encenderán y se convertirán en llamas. Después de quemarse durante algún tiempo, la cantidad de volátiles disminuirá y las brasas seguirán ardiendo, pero sin llama. En la práctica, para encender y mantener la combustión, la madera debe calentarse a 450–650 ˚С.
Proceso de quema de leña
En el futuro, la temperatura de combustión del aceite de calefacción en el horno varía de aproximadamente 500 ˚С (álamo) a 1000 y más (ceniza, haya). Este valor depende en gran medida del calado, el diseño del horno y muchos otros factores.
El color de la madera en llamas puede cambiar según la temperatura.
El resultado de comparar el horno con briquetas y leña.
Las briquetas de combustible en realidad se queman más que la madera de abedul, pero la diferencia no es tan grande como se indica en la descripción de las briquetas. Pero al mismo tiempo, la intensidad de la liberación de calor al quemar madera es incomparablemente mayor. La cantidad de ceniza después de las briquetas realmente se mantuvo menor que después de la leña de abedul, pero no a veces, como se indicó, sino solo en un 25-33%.
Por lo tanto, en mi opinión subjetiva, un exceso de 2-3 veces el precio de las briquetas de combustible sobre la leña de abedul en las condiciones de precio actuales con funcionamiento constante no se justifica económicamente.Dado que no se obtiene una llama grande al quemar briquetas de combustible de bajo costo, entonces su uso en chimeneas y en chimeneas, que se instalan, entre otras cosas, para obtener placer estético al contemplar el fuego, no tiene mucho sentido.
Al mismo tiempo, las briquetas de combustible tienen una serie de ventajas innegables: están empaquetadas de forma compacta, dejan pocos residuos y menos cenizas. El largo tiempo de combustión permite que se agregue menos combustible a la estufa o chimenea. Si bien la leña común es mejor para calentar rápidamente una casa fría, las briquetas de combustible se pueden usar para mantener la casa caliente.
Como vengo a la casa de campo en visitas breves durante la temporada de calefacción, es más fácil para mí comprar varios paquetes de briquetas de combustible en el supermercado que comprar un carro de leña para la temporada. En la estación fría, en mi casa con un área de 120 m2, que está bien aislada, se necesitan dos paquetes de briquetas de combustible (20 kg) para calentar el primer día y mantener la temperatura los días siguientes. - 1 paquete por día en heladas ligeras y 1,5-2 paquetes por día en heladas severas (sujeto a calentamiento adicional con varios convectores eléctricos).
Por tanto, cada tipo de combustible tiene sus propias ventajas y desventajas. Al conocerlos, todos pueden elegir el tipo óptimo de combustible para ellos, según el modo de operación en el hogar y las preferencias personales.
© Autor: Andrey Dachnik San Petersburgo www.Dom.Dacha-Dom.ru
HERRAMIENTA PARA MAESTROS Y MAESTROS, Y MERCANCÍAS MUY BARATAS. ENVÍO GRATIS. HAY RESEÑAS.
A continuación se muestran otras entradas sobre el tema "Cómo hacerlo usted mismo: ¡un amo de casa!"
- Brasero casero - dibujos Hágalo usted mismo brasero - dibujos Este ...
- Portador de bricolaje y estante para leña - foto CÓMO HACER UN ESTANTE CON LAS MANOS ...
- Estufa casera económica para regalar con sus propias manos Estufa de campo hágalo usted mismo para ...
- Leñera de bricolaje: opciones de construcción y consejos (+ video) ¿Qué leñera es mejor para construir una leñera con la suya?
- Hágalo usted mismo cabras de madera para leña (foto + dibujos + video) Cómo hacer una cabra para leña Deje ...
- Bolsa para transportar leña con sus propias manos (foto) Cómo hacer una bolsa de transporte de plástico ...
- Puertas de vidrio de horno para una estufa de sauna: cómo lidiar con la aparición de hollín en ellas Cómo prevenir la aparición de hollín ...
Suscríbase a las actualizaciones en nuestros grupos y comparta.
¡Seamos amigos!
Con tus propias manos ›Noticias› Comparación de leña y briquetas de madera: cuál es mejor y más rentable
Cómo se queman las briquetas y la leña
Comparamos las briquetas de combustible de aserrín de madera dura con la leña de abedul almacenada al aire libre durante más de un año.
Igualando las posibilidades de leña y briquetas de combustible en nuestra competencia, hemos seleccionado la cantidad de leña equivalente al peso de dos briquetas de combustible (aproximadamente 2,2 g). Aunque esta comparación no es del todo adecuada: la madera vieja puede contener de 12% a 25% e incluso hasta% de humedad, mientras que en las briquetas de combustible el contenido de humedad rara vez supera el 8-9%.
Para encender, coloque briquetas de combustible en papel y corteza de abedul en la chimenea. Ponemos la leña exactamente en las mismas condiciones: la fundimos con papel y corteza de abedul. Tanto la leña como las briquetas de combustible se encienden y se queman igualmente bien.
La combustión de las briquetas de combustible es lenta, la llama es pequeña y fea. Las briquetas de combustible se queman mucho más alegremente si se colocan verticalmente. Pero si necesita una hermosa llama en la chimenea y no está listo para quemar todo el paquete a la vez, las briquetas de combustible aún no son para usted.
Con una pequeña llama, se libera poco calor: puede sentarse con seguridad a una distancia de 1 m de la chimenea.
Pero cuando se quema leña, se libera tanto calor que tuve que alejarme de la chimenea; es simplemente imposible sentarme a menos de 2 m debido al calor.
Pasó la primera hora. Las briquetas no han disminuido particularmente de volumen y se están quemando a escondidas. Y la leña tuvo que romperse en carbones, pero pequeñas lenguas de fuego todavía bailan sobre ellos.El tiempo de combustión completa (antes de la desaparición de las llamas) de tres maderas de abedul que pesan 2,2 kg es de 1 hora (la anti-publicidad de leña en el empaque de las briquetas de combustible afirmaba que la leña se quema en 30 minutos, lo cual no es cierto).
Tuve que romper las briquetas en brasas en algún lugar del minuto 90 de combustión. El tiempo total de combustión de las briquetas de combustible es exactamente de 2 horas, lo que corresponde al tiempo declarado en el empaque de las briquetas.
Tanto la leña como las briquetas de combustible se encienden y se queman igualmente bien.
La leña de abedul, como debería ser, arde con una gran llama hermosa. Las briquetas de combustible se queman más lentamente y emiten calor con menos intensidad.
Ссылка по теме: Elegir una caldera de combustible sólido: lo que necesita saber antes de comprar
