Какая температура на открытом огне

Несмотря на то, что огонь уже с древних времён является помощником человека, он сохраняет множество тайн. Например, температура горения дров колеблется от 235 до 1050 градусов по Цельсию. Чтобы понять, почему разница в цифрах так велика, необходимо узнать, как происходит весь процесс, от растопки до затухания. И понять, какие факторы влияют на силу огня.

Горение древесиныИсточник c.pxhere.com

Характеристики и свойства пламени

Пламя является раскалённой газообразной средой и распространяется снизу-вверх. Это происходит потому, что тёплый воздух становится менее плотным. Нагреваясь, он устремляется вверх и увлекает за собой огонь. Поэтому растопку костра (печи) начинают снизу. Потому что подожжённая на самой вершине лучина не будет распространять огонь вниз, и он затухнет.

Совсем по-другому ведёт себя пламя в невесомости. Ввиду отсутствия гравитации оно распространяется сразу во все стороны и потому имеет форму шара. Причём он светится ярким голубым цветом, но только до тех пор, пока рядом есть кислород. Как только последний выгорает, огонь переходит в «холодную» стадию, незаметную для глаза. Причём длится она несколько минут. А если к невидимому очагу подвести кислород, то яркое горение возобновляется.

На земле высота пламени будет зависеть от того, насколько высока температура пламени костра из дров. Это напрямую связано с интенсивностью горения. А фазы растягиваются: от медленного тления до взрыва. Но чем больше сила огня, тем быстрее прогорает костёр.

Высокое пламя костраИсточник goodfon.ru

Пламя умеет изменять свой цвет, и на это также влияет мощность. В процессе горения костёр проходит от красных спектров до фиолетовых и обратно. Но также палитра зависит от примесей в горючем. Если в горящий очаг бросить обычную поваренную соль, то пламя окрасится жёлтым. В этом виноват натрий. А борная кислота вызывает бирюзовый оттенок.

Поэтому, когда дрова горят ярким оранжевым цветом, то это значит, что в них много натриевых солей. А синий цвет у костра получается при неполном сгорании топлива. При этом выделяется угарный газ. Вот он и даёт подобный спектр.

Но бывает так, что пламя почти нельзя разглядеть. Бесцветность огня происходит при полном сгорании горючего. Когда оно выделяет только водяные пары и углекислоту. А эти вещества невидимы даже при нагревании.

Любое горение сопровождается дымом, поскольку образуется мелкодисперсный аэрозоль. Его частицы настолько мелкие, что не успевают оседать на землю и увлекаются нагретыми воздушными массами. А количество выделений зависит от кислорода. При его очень большой концентрации костёр горит, практически, бездымно. А если он еле тлеет, распространяя клубы смога, то это говорит о его нехватке.

Потухающий костёрИсточник pixabay.com

Цвет у выделений напрямую связан с содержанием в топливе воды. Если в растопку положить мокрые дрова или свежескошенную траву, то из трубы повалит густой и белый дым. Но когда он окрашивается в чёрный спектр, то это говорит о большом количестве сажи в составе горючего. Ярким примером выступает плотный чёрный смог при полыхании автомобильной покрышки.

Процесс горения древесины

Для того, чтобы узнать при какой температуре горит дерево, нужно подробно рассмотреть весь процесс. От закладки дров в очаг до полного затухания огня в печи. А вся операция проходит поэтапно.

Разогрев

Чтобы участок древесины воспламенился, его необходимо нагреть. При температуре от 120 до 150 градусов по Цельсию начинается обугливание поверхности. При этом появляется вещество уже способное к воспламенению. Его называют углём.

Повышение нагрева до 250-350 °C способствует образованию пиролиза. Это газообразные составляющие, которые возникают при термическом распаде. При этом верхние слои угля в древесине уже начинают тлеть. Процесс происходит без огня, но с выделением дыма.

Разведение огняИсточник ohniska.sk

Возгорание пиролиза

Усиление термического распада, которое происходит при дальнейшем нагреве, приводит к тому, что выделенный газ начинает загораться. При этом очаг охватывает все большую площадь в виде цепной реакции. Появляется устойчивое пламя, окрашенное в яркий жёлто-оранжевый цвет.

Воспламенение

А вот древесина загорается, когда нагревание поверхности достигает температуры в 450-620 °C. Более точные цифры будут зависеть от сорта дерева. Но в целом влияние на термохимическую реакцию (воспламенение) оказывает куда большее количество факторов.

Достижение необходимой температуры зависит от:

• формы и объёмного веса куска древесины;
• количества влаги в нем;
• того, как полено расположено в воздушном потоке;
• силы тяги последнего;
• плотности материала горючего.

Ольху, имеющую пористую структуру, разжечь намного проще, чем крепкий дуб. А круглое полено воспламеняется хуже, чем дрова, имеющие грани. Это же касается и массивности материала. Большие чурки очень трудно разжечь. Также плохо загорается струганная текстура. А медлительность процесса при влажных дровах объясняется тем, что много энергии тратится на выпаривание воды.

Начало огняИсточник imgur.com

Горение

При условии, когда присутствует достаточный приток кислорода и тепловой энергии хватает, чтобы прогреть соседние участки, процесс переходит в устойчивую фазу. В ней уже задействован весь объем топлива, а огню помогает горение угля (тление) и взрывы пиролизных выделений.

Другие газы вычленяются медленнее и в процессе горения, практически, не участвуют. Охлаждаясь, они конденсируются и становятся заметными (белый цвет). А при тлении угля воздух все больше проникает в середину древесины и охват горения увеличивается.

Затухание

Процесс может продолжаться бесконечно при соблюдении всех условий:

1. В наличии есть ещё несгоревшее топливо.
2. Кислород поступает в достаточном количестве.
3. Уровень температуры огня не понижается критически.

Как только хоть одно из условий нарушается, то происходит затухание костра.

Измерение температуры горения

Проверить, до которого градуса разгорелся костёр, можно только специальной аппаратурой. Обычные термометры тут не подойдут. Точнее всего температура в печи может быть замерена с помощью пирометра. Но умельцы наловчились использовать даже мультиметр.

А в стародавние времена в народе определяли нужную температуру в костре по цвету пламени. Если присутствовали красные оттенки, то градусы ещё низкие. Белый спектр указывал на самую высокую температуру, которая создавалась искусственной тягой. Но при этом буквально вся тепловая энергия за очень короткое время вылетала в дымоход. А о том, что пора ставить на печь казан, говорил жёлтый цвет огня.

Современными исследованиями было установлено, что максимальная температура твёрдого топлива напрямую зависит от плотности материала. Этот показатель назвали жаропроизводительностью и стали измерят в процентном содержании каждой породы древесины.

Следующий список покажет, как максимальная температура зависит от жаропроизводительности:

• Тополь: 39 % – 468 °C.
• Ольха: 46 % – 552 °C.
• Осина: 51 % – 612 °C.
• Сосна: 52 % – 624 °C.
• Липа: 55 % – 660 °C.
• Акация: 59 % – 708 °C.
• Пихта: 63 % – 756 °C.
• Берёза: 68 % – 816 °C.
• Летний дуб: 70 % – 840 °C.
• Лиственница: 72 % – 865 °C.
• Зимний дуб: 75 % – 900 °C.
• Граб: 85 % – 1020 °C.
• Ясень и бук: 87 % – 1044 °C.

Берёзовая поленницаИсточник lovesvet.ru

Чем больше пор внутри древесины, тем ярче и выше у неё пламя. Но при этом она сгорает быстро и даёт не так много тепла, как топливо с высокой плотностью. А у последнего материала из-за этого повышена жаропроизводительность, хоть пламя остаётся небольшим.

Повара, часто готовящие на открытом огне мясо, наловчились проверять готовность костра без приборов. Температура горения древесного угля в мангале может быть проверена вручную. Но это только приблизительные цифры. Для этого нужно провести рукой над поверхностью углей на расстоянии от них в 10 см.

Количество секунд, которые ладонь сможет выдержать, скажут о примерной температуре:

• 5 – значит в мангале меньше 150 °C;
• 4 – говорят о 200 °C;
• 3 – покажут, что очаг разогрелся до 260 °C;
• 2 – поведают, что там около 290 °C;
• 1 – значит мангал готов к приёму мяса и там больше 350 °C.

Проверка жара в мангалеИсточник grillandjoy.ru

От чего может зависеть температура

Но плотность (порода) древесины не единственный момент, который определяет с какими градусами будут гореть дрова. Рассмотрим два основных фактора, которые значительно влияют на повышение теплоотдачи.

Влажность

У свежеспиленного дерева показатель влажности находится в среднем на отметке в 55%. Если такой ствол тут же разрубить на дрова и сразу закинуть их в печку, то большая часть выделенной тепловой энергии будет уходить на испарение влаги. Поэтому теплоотдача такого топлива значительно занижена и температура горения дерева в печи слишком поздно достигнет максимальных показателей.

Если другого горючего нет в наличии, то для обогрева помещения в зимний период придётся затратить вдвое больше таких дров. Но перерасход свежесрубленного топлива не единственный убыток в хозяйстве. Использование сырого материала повышает выделение сажи при сжигании. А значит чаще придётся обслуживать дымоход, причём возможно на морозе. Иначе производство тепла в печи упадёт до минимума.

Выброс сажи из дымоходаИсточник agronom.guru

Чтобы не впадать в финансовые затраты, экстренно покупая сухие дрова, заготовкой топлива необходимо заниматься заблаговременно. При этом нужно помнить, что расколотые поленья должны пролежать под навесом не меньше одного года. Только в этом случае их влажность опустится до 20%.

Следующая таблица позволит сравнить показатели теплоты сгорания у дров с влажностью 50% и древесины, пролежавшей год в штабеле под крышей.

Подача воздуха

Снизить теплоотдачу дров можно, если ограничить поступление кислорода в очаг. Само собой, и температура горения берёзовых дров в печи заметно понизиться. Это произойдёт, если задвинуть заслонку, отвечающую за тягу. При этом время сгорания древесины увеличивается и происходит экономия топлива.

Догорающий очагИсточник ytimg.com

Так привыкли делать многие владельцы домов на печном отоплении. Но уменьшение теплоотдачи сказывается на тепле в помещении. Тогда заслонка открывается до отказа, чтобы экстренно повысить температуру сгорания топлива. И переизбыток воздуха является следствием, что буквально все тепло уходит в дымоход.

Поэтому при растопке печи опытным путём находится то положение заслонки, при котором кислород поступает в топку в должном количестве, чтобы обеспечить оптимальное горение топлива. Но проблема нехватки воздуха или его избыток не единственная. Если в поддувало подаётся слишком холодный воздух, это приводит к тому, что он отнимает часть тепла.

Решением может стать обустройство специального канала, в котором поступающий в топку кислород будет подогреваться от стен топливника.

Коротко о главном

Подводя итоги можно понять, чтобы добиться максимальной теплоотдачи от сжигаемых дров, необходимо:

• Подбирать древесину с наибольшей плотностью.
• Подготавливать дрова заранее, занимаясь распиловкой стволов и разрубкой поленьев.
• Понижать влажность в древесине, выдерживая её в штабелях под навесом в течение минимум одного года.
• При сжигании в печи обеспечить к огню приток кислорода в необходимом количестве, стараясь не превышать требуемый порог.

Соблюдение всех заданных условий будет гарантом, что температура сгорания древесины достигнет своего максимального значения, но не пропадёт в дымоходе. При разумном подходе вся теплоотдача останется в жилом помещении и оптимально его обогреет.