منذ زمن سحيق ، عانى الناس من حرق الأخشاب. ومنذ ذلك الحين ، تم استخدام الخشب كنوع رئيسي من الوقود ، حيث يتم استخدامه لتدفئة الغرف المختلفة وطهي الطعام. على الرغم من تنوع المواد القابلة للاحتراق ، لا يزال الخشب وقودًا شائعًا في القرن الحادي والعشرين نظرًا لتكلفته المنخفضة وتوافره وسهولة التعامل معه. لاستخدامه الفعال والآمن في المواقد والمدافئ ، من الضروري الحصول على بعض المعلومات حول خصائصه الفيزيائية والكيميائية.
العوامل المؤثرة في درجة حرارة الاحتراق
تعتمد أقصى درجة حرارة احتراق للخشب على الأنواع ويمكن الوصول إليها في ظل الظروف التالية:
- محتوى رطوبة - لا يزيد عن 20٪ ؛
- مساحة مغلقة تستخدم للاحتراق ؛
- توافر الأكسجين بالكمية المطلوبة
من الممكن أيضًا حرق الحطب الطازج بمحتوى رطوبة من 40 إلى 60٪ ، بينما:
- الحطب الخام يشتعل فقط في موقد جيد التسخين ؛
- تبديد الحرارةستنخفض بنسبة 20-40٪ ؛
- ستكون هناك زيادة في استهلاك الحطب مرتين تقريبًا ؛
- سوف يستقر السخام على جدران الموقد والمدخنة.
ستنخفض كفاءة الاحتراق بشكل كبير بسبب الحاجة إلى زيادة درجة الحرارة ، والتي تذهب إلى تبخر الماء وحرق القطران من الأخشاب اللينة. في ظل الظروف المثالية ، يكون للزان والرماد أعلى درجة حرارة للاحتراق ، ويكون الحور أقل درجة حرارة. يعتبر خشب الزان ، والصنوبر ، والبلوط ، وشعاع البوق من أنواع الأخشاب الثمينة ولا يستخدم كوقود. في الظروف المنزلية ، تُستخدم أشجار البتولا والصنوبريات لحرق الأخشاب في المواقد ، معتبرة أنها تعطي أعلى درجة حرارة أثناء الاحتراق.
أي الخشب يحترق أكثر سخونة؟
كما ذكرنا سابقًا ، يعد الخشب أحد أكثر أنواع الوقود استخدامًا لتدفئة المنازل خارج المدينة. بالنظر إلى أن جميع الحطب تحترق في درجات حرارة مختلفة ، فأنت بحاجة إلى اختيار تلك الأفضل. الشرط الرئيسي لحرق الأخشاب هو وجود الأكسجين ، وهذا يعتمد إلى حد كبير على تصميم الموقد. بالإضافة إلى ذلك ، كل خشب له تركيبته الكيميائية وكثافته. كلما زادت كثافة الشجرة ، زاد انتقال الحرارة منها. هل له أهمية خاصة لزيادة نقل الحرارة للخشب أثناء الاحتراق؟ بالإضافة إلى كثافته ووجود الأكسجين فهو يحتوي على نسبة الرطوبة في الحطب.
يحترق الخشب الجاف بشكل أفضل وينتج حرارة أكثر من الخشب الرطب. لذلك ، بعد تقطيعها ، توضع في أكوام خشبية وتجفف تحت مظلة لمدة عام. لاحظ كل من قام بتسخين الموقد بالخشب أن بعضها يحترق.ساطع ، يطلق الكثير من الحرارة ، بينما يسخن الآخرون الموقد قليلاً. اتضح أن كل شيء يعتمد على إخراج الحرارة من الحطب. وفقًا لهذا المؤشر ، فإن أنسب الأنواع للحرق في المواقد هي البتولا والصنوبر والحور الرجراج.
ما الذي يصدر عندما تحترق الشجرة؟
عند حرق الخشب ، ينتج دخان يتكون من جزيئات صلبة (سخام) ومنتجات غازية للاحتراق. تشمل المواد الموجودة في الخشب. المنتجات التي يتم إطلاقها عند حرق الخشب تتكون من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وثاني أكسيد الكبريت وأول أكسيد الكربون ، والتي يمكن أن تزيد من الاحتراق.
تشير التقديرات إلى أن كل كيلوجرام من الخشب يصدر ما يقرب من 800 جرام من المنتجات الغازية و 200 جرام من الفحم أثناء الاحتراق. يعتمد تكوين منتجات حرق الأخشاب أيضًا على الظروف التي تحدث فيها هذه العملية. يمكن أن يكون:
- غير مكتمل - يحدث عندما لا يكون هناك وصول كافٍ إلى الأكسجين. نتيجة للاحتراق ، يتم إطلاق مواد قادرة على الاحتراق مرة أخرى. وتشمل هذه: السخام وأول أكسيد الكربون ومختلف الهيدروكربونات.
- ممتلئ - يحدث مع وصول كافٍ إلى الأكسجين. نتيجة للاحتراق ، تتشكل المنتجات - ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وبخار الماء - والتي لم تعد قادرة على الاحتراق.
وصف عملية الاحتراق
هناك عدة مراحل في عملية حرق الأخشاب:
- تسخين - يحدث عند درجة حرارة لا تقل عن 150 درجة مئوية وبوجود مصدر حريق خارجي.
- الاشتعال - درجة الحرارة المطلوبة من 450 إلى 620 درجة مئويةحسب رطوبة وكثافة الخشب وشكل وكمية الحطب
- الاحتراق - يتكون من مرحلتين: الناري والاحتراق. لبعض الوقت ، يستمر كلا النوعين في وقت واحد. بعد توقف تكوين الغازات ، يحترق الفحم فقط (المشتقات).
- التلاشي - يحدث عند انقطاع الأكسجين أو نفاد الوقود.
يحترق الخشب الكثيف بشكل أبطأ من الخشب الأقل كثافة بسبب الموصلية الحرارية العالية. عند حرق الحطب الرطب ، يتم إنفاق الكثير من الحرارة على تبخر الرطوبة ، لذا فهي تحترق بشكل أبطأ من الحطب الجاف. هل حرق الأخشاب ظاهرة فيزيائية أم كيميائية؟ هذا السؤال ذو أهمية عملية ، وستعتمد شروط نقل الحرارة ومدة الاحتراق القصوى على تفسيره الصحيح. من ناحية أخرى ، هذه ظاهرة كيميائية: عندما يتم حرق الخشب ، يحدث تفاعل كيميائي وتتكون مواد جديدة - يتم إطلاق الأكاسيد والحرارة والضوء. من ناحية أخرى ، فهي فيزيائية: أثناء العملية ، تحدث زيادة في الطاقة الحركية للجزيئات. نتيجة لذلك ، اتضح أن عملية حرق الأخشاب هي ظاهرة فيزيائية وكيميائية معقدة. سيساعدك التعرف عليه في اختيار أنواع الخشب المناسبة لتزويدك بمصدر مستدام وطويل الأمد للحرارة.
ملامح الدخان الذي يحدث عند احتراق النار
عند إلقاء الحطب في النار ، هناك زيادة في انبعاث الدخان وأول أكسيد الكربون - أول أكسيد الكربون. علاوة على ذلك ، يظهر الدخان بألوان مختلفة:
- الأبيض هو رذاذ يتكون من قطرات صغيرة من الماء وبخار القطران ، يخرجخشب بارد. الدخان له رائحة معينة من السخام. مع تسخين السجل ، يتبخر ، وينفجر في اللهب ويختفي.
- رمادي - يأتي من جذوع الأشجار والنيران المشتعلة ، ولكن ليس حرقها. يتشكل عند درجة حرارة عالية من غليان الزيوت والراتنجات ويتكثف في ضباب. جسيماتها أصغر بكثير من جسيمات الدخان الأبيض ، وهي أخف وزنا وأكثر جفافا منها.
- أسود - القطران المحروق ، يسمى السخام. يتكون أثناء تحلل الهيدروكربونات في لهب مع أكسدة غير كافية.
دخان من نار باقية في الجسم لفترة طويلة ويحتوي على كمية كبيرة من المواد الضارة. هذا يجب أن يتذكره كل من يحب الجلوس بجانب النار
خصائص الخشب
أنواع الأشجار المختلفة لها الخصائص الفيزيائية التالية:
- اللون - يتأثر بالمناخ وأنواع الخشب.
- تألق - يعتمد على كيفية تطور الأشعة على شكل قلب.
- نسيج - متعلق بهيكل الخشب.
- الرطوبة - نسبة الرطوبة التي تمت إزالتها إلى كتلة الخشب في الحالة الجافة.
- الانكماش والتورم - يتم الحصول على الأول نتيجة تبخر الرطوبة الاسترطابية والتورم - امتصاص الماء وزيادة الحجم.
- الكثافة - نفس الشيء بالنسبة لجميع أنواع الأشجار.
- الموصلية الحرارية - تعتمد القدرة على توصيل الحرارة من خلال سماكة السطح على الكثافة.
- الموصلية الصوتية - تتميز بسرعة انتشار الصوت ، وتعتمد على موقع الألياف.
- الموصلية الكهربائية - مقاومة المرورالتيار الكهربائي. يتأثر بالسلالة ودرجة الحرارة والرطوبة واتجاه الألياف.
قبل استخدام المواد الخام الخشبية لأغراض معينة ، أولاً وقبل كل شيء ، يتعرفون على خصائص الخشب ، وعندها فقط يدخل في الإنتاج.
مزايا وعيوب الخشب
الخشب له المزايا التالية:
- آلية ممتازة ؛
- مظهر خفيف ؛
- ملطخ جيدًا ، مصقول ، ملمع ؛
- لديه القدرة على استيعاب الأصوات ؛
- مقاومة الأحماض
- قدرة عالية على الانحناء.
تشمل عيوب الخشب:
- تغير في الشكل والحجم بسبب الانكماش والتورم ؛
- مقاومة منخفضة الانقسام ؛
- تعفن ؛
- ضرر الحشرات ؛
- إطلاق النار عندما لا يتم اتباع قواعد السلامة.
استخدام الخشب في مختلف قطاعات الاقتصاد
يستخدم الخشب على نطاق واسع في الصناعات التالية:
- خشب رقائقي - قشرة ، خشب رقائقي ؛
- النجارة - ألواح خشبية ، أعواد ثقاب ، نجارة ، أثاث ؛
- قطع الأشجار - المواد الخام المستخدمة في صناعة الكيماويات الخشبية ، والسلع الاستهلاكية ، والحطب بجميع أنواعه ؛
- منشرة - مختلف الخشب ؛
- كيماويات خشبية - القطران والفحم وحمض الخليك ؛
- اللب والورق - الورق والكرتون واللب ؛
- التحلل المائي - خميرة العلف والكحولالإيثيل
الخلاصة
الخشب من أكثر المواد استخدامًا في العالم. لقد تم استخدامه لعدة قرون في البناء وتصنيع الأثاث وتدفئة المباني السكنية. تستخدم الهياكل الخشبية في كل عائلة. يستخدم الخشب بشكل متزايد في مختلف الصناعات. المزايا الرئيسية لهذه المواد هي التوافق مع البيئة ، والقوة العالية ، والمعالجة السهلة ، والقدرة على استخدام النفايات للوقود ولأغراض أخرى.
