Как да оползотворим повече топлина от едно дърво 56 мнения

[Hursa]

Не. Не и в изобилие на кислород. "Изобилието" на кислород означава и "изобилие" на въздух. За "пълното" изгаряне на килограм дърва са необходими около 15 кг въздух (т. н. стехиометрично съотношение), това са кубически метри въздух. А предлагате "изобилие" на въздух. Та нали този въздух постъпващ в горивната камера трябва да се нагрее - вземаме го с "външната" (за помещенията) температура. И тези килограми въздух ги изхвърляме с температура над 100 градуса в домашните печки и котли – а това е „много” топлина. Горенето е не идеален процес, както всичко. При условията в горивните камери не можем да осигурим пълно изгаряне, само можем да се приближим до него. За да се приближим до пълното изгаряне, особено на твърди горива трябва да осигурим известен излишък на въздух, спрямо количеството "теоретично" необходимо за изгарянето му (въздуха ни е "безплатен" - но не и топлината за подгряването му и топлината, която губим през комина).

За да може едно дърво да отдаде максимално енергията си е нужно точното количество кислород и максимална температура на горене и околна температура в камерата на горене за да се извърши процеса на окисление. Горят не твърдите вещества, а газовете, които се отделят от тях при газификацията им и последващото окисляване.

Трябва да се оптимизира това количество подаван въздух. При по-малко количество – имаме по голямо недоизгаряне. При по-голямо – твърде големи топлинни загуби (над определено количество, ако увеличаваме въздуха можем евентуално да подобрим относителното изгаряне с малко, но нарастването на топлинните загуби е относително по голямо). Оптимизирайки подаваното количество въздух можем да оптимизираме и изгарянето на отделящите се от твърдото гориво газове – а те при дървата са относително голямо количество. Имаме известни загуби с тези газове, част от тях не успяваме да изгорим и ги губим през комина (при голям излишък на подавания в горивната камера въздух губим и по-голяма част от отделяните газове). Част от тях изгарят само частично. И докато горенето на твърди и течни горива може да става в относително открито пространство, с изобилие на въздух (т. е. няма особени изисквания към горивната камера) – то за горенето на тези газове, когато са се отделили и смесили с въздуха – вече не е така. Изгарянето им (за да имаме горене) – е възможно само при определени граници на съотношението – горими газове/въздух. При твърде голямо количество въздух – не може да се осъществи верижната реакция на горенето – реагиращите (окисляващите се) молекули да предат реакцията на горене на съседните (да ги възбудят, за да започне окислението им). При твърде малко количество въздух изобилието на горимите газове задушава горенето (тогава реагиращите молекули – запалените, не могат да „предадат” горенето на съседните тъй като средата е бедна на „окислител”). И пак – за относително „пълното” изгаряне на тези газообразни вещества е необходимо относително точно съотношение въздух/"горими" газове – малко над стехиометричното за най-добър резултат. При под стехиометричното съотношение на въздуха – имаме по значителни загуби поради неизгорели и недоизгорели газове (например окислени само до въглероден окис). При количество въздух над този оптимум за най-добро изгаряне – пак има загуби от „незапалени” количества горими газове. (Така, че до колкото разбирам в оптимизираните „печки” (особено в т. н. „ракетни печки”) и (най-вече) котли е оптимизирано до някаква степен изгарянето на отделящите се от твърдото гориво газове.)
Но при твърдите горива съществува и друг проблем (всъщност има го и при течните, но изразен в порядъци по-малка степен, има го и при газообразните, но изразен в още по-малка степен). Не е вярно, че горят само отделяните газообразни вещества (според мен). А „гори” и повърхността на твърдото гориво. При твърдите горива - като дърва, биомаса, торф, битуминозни шисти, въглища – при горенето има и горящ твърд „остатък”- коксов „остатък”, който се състои предимно от въглерод в аморфно състояние, силно порест. Ако не изгорим поне част от този „коксов” остатък и то голяма част – ще имаме твърде големи загуби в резултат на недоизгореното гориво (което изхвърляме с пепелта). Той „носи” значително количество енергия (при изгарянето му се отделя значително количество топлина). Особено това е в сила за въглищата – „черните” и антрацитните (при антрацитните отделяните горящи газове и други газообразни вещества може да са и под 4%). За да изгорим (относително пълно) този „коксов” остатък трябва твърдото гориво да го подаваме на относително дребни гранули. Така допълнително се стимулира и отделянето на газообразните вещества от горящото твърдо гориво. (Особено, ако горивото е „черни” въглища – за да имаме интензивно и добро изгаряне се подава „разпрашено”). Но пък дребните гранули, когато са насипани в „горивната” камера - затрудняват обтичането им от въздуха – доставящ кислород и отнасящ изгорелите газове.
Поради всичко това, мисля, че оптимизирането на горенето в обикновените „печки”, камини и котли съвсем не е елементарно. Но това, ако „търсим” добра оптимизация.
(Затова и "молех" да се включи в дискусията, някой добре запознат с теорията на горенето . Да "контролира" изписаното. Защото можем да изпишем доста, но колко от изписаното ще е коректно.)

[шоп]

Трябва да се оптимизира това количество подаван въздух.

Затова е измислен ламбда контрола.

[Hursa]

Ламбда контрола при твърдите горива е значително затруднен. Ламбда контрола се "грижи" (най-вече е предвиден) за "стехиометрично" количество на подавания въздух. А за оптималното изгаряне на твърди горива (както при горенето на течни - "тежки" течни горива) излишъкът на въздух трябва да е много по-значителен от колкото при горене на газообразни и "леки" (лесно изпаряеми) течни горива.
(Според мен - недобре настроеното управление, по "обратна" връзка от ламбда сондата, на подаваното количество въздух - може да доведе до значително ограничаване на количествата му. И съответно до значително недоизгаряне, особено на отделените горими газове. Приложимо е само за специализирани котли, със значително оптимизирани горивни камери, с добре настроен алгоритъм на управление - но това е само според мен.)

[preslav]

Hursa, имам само един кратък въпрос, колко стехиометрична е сместа в дизеловия ДВГ? Аз също не съм специалист в областта, но знам, че "бедната" смес не се възпламенява, "богатата" също, но това е от особено значение за ДВГ, където целите са други и топлината е отпадък.

[Трифон П.Трифонов]

Ехеее, то тука станало БАН бе. Тоя семестър ми е безплатен, подаръци и бакшиши не давам.
Бензиновия ДВГ, При наличие на "излишък" на кислород, почва да му са гади и повръща през ауспуховото нещо.
Дизела пък ни прай ли 47 санта сажда от гърнето, ни въри.
Да са чуди човек как трябва да е при дървото!!!

[Hursa]

Hursa, имам само един кратък въпрос, колко стехиометрична е сместа в дизеловия ДВГ? Аз също не съм специалист в областта, но знам, че "бедната" смес не се възпламенява, "богатата" също, но това е от особено значение за ДВГ, където целите са други и топлината е отпадък.

Надявам се, въпроса не е подвеждащ. И действително пълната аналогия между горенето в цилиндрите на ДВГ и в горивната камера на котел, например – не е уместна, макар че се водя до някъде от такава. Не е уместна, тъй като времето за изгаряне на горивната смес при ДВГ и особено при „бензиновите” двигатели на високи обороти е силно ограничено, протича в много динамични условия – при рязко повишение на налягане и температура (и в последствие значително по скорост понижение на налягането, особено при високи обороти, а горенето все още не е завършило напълно), дори „стартира” при значително налягане и температура на стените на горивните камери и при значително завихряне в горивната смес. Съпроводено е и със значително изхвърляне на свободни радикали и йони в изгорелите газове – т. е. силно химически активни частици, но поради скоротечните процеси не успели да „реагират”. При котела, до колкото мога да преценя - горенето, дори интензифицирано с принудително подаване на загрят въздух – протича значително по „равновесно” и „пълно”.
Горенето на дизела при „дизеловия” двигател се различава значително от горенето при бензиновия двигател. Запалването се различава (но това е известно). Докато при „бензиновия” двигател в горивната камера имаме гориво въздушна смес от пари на бензина и въздух, и се „инициира” запалване в една област (запалва се от свещта) и „фронта” на пламъка се разпространява в цялата горивна камера (при някой съвременни двигатели не е съвсем така). При „дизела” (при съвременните дизели също не е съвсем така) – впръсква се горивото на фини капки в силно компресирания въздух в горивната камера (поради което е с високо налягане и температура). Впръсканото на фини капки гориво е с голяма сумарна повърхност (течност/въздух). Изпареното от повърхността (на капките) гориво – поради високото налягане и температура (дизела е с относително ниска температура на самовъзпламеняване) се възпламенява. Около всяка капка се образува зона с вариращо съотношение – въздух/гориво. От наситени с почти изключително само пари на горивото слоеве в непосредствена близост до повърхността на капката. До бедни на пари, но богати на въздух слоеве отдалечени от повърхността и. И всъщност възпламеняват се и горят слоевете с подходящо съотношение въздух/гориво, допълнително способстващи за изпарение на горивото от повърхността на капките и „разместващи” (завихрящи) слоевете.
Всяко запалване, независимо на бензинови пари, дизелово или дори твърди горива не започва директно с реакция между въглерода и водорода на горивата и кислорода на въздуха. А протича един процес предшестващ същинските реакции – разпадат се молекулите на горивото и на кислорода.
Горенето на твърдите горива, до колкото разбирам, е подобно на това на дизела. При запалването - нагряват се повърхностните слоеве на твърдото гориво. В резултат на това се отделят газове, предимно горящи газове (но също така и протича изпарение на влагата, отделят се негорящи газове – органиката съдържа азот, отделят се серни окиси, дори въглероден двуокис). Те се запалват от пламъка и вече те поддържат продължаващото изпарение на горящи съставки – нагрявайки слоевете. Горят изпарени въглеводороди, сяра, сероводороди, водород, въглероден окис, частици въглерод отнесени от изпаряващите се газове. Протичат и „паразитни” реакции на окисление – протичащи с поглъщане на топлина (например отделените от органиката азотни атоми могат да се свържат с кислорода вместо с друг азотен атом – образувайки силно набедените за като замърсители - азотни окиси). На повърхността се образува коксов въглерод – той не може да се изпари. Повърхността му поради порестата му структура е силно развита. Отначало (до колкото разбирам) той почти не гори, тъй като интензивно изпаряващите се газове реагират с кислорода в близките до повърхността слоеве. Но в последствие, когато повърхността се освободи частично от интензивното изпарение част от кислорода реагира с въглерода на коксовия остатък, откъсвайки атоми въглерод. Част от този коксов остатък се окислява само до въглероден окис и като газ в последствие изгаря до въглероден двуокис. Част от образувалия се в резултат на цялото горене въглероден двуокис около повърхността – реагира с въглерода – в резултат се образува въглероден окис. Част от парите на водата също реагира с въглерода на повърхността освобождавайки водород и образувайки въглероден окис. Освен отделящите се негорими газове – в твърдото гориво има и негорящи „твърди” съставки – карбонати, някой метални окиси и други скалисти съставки.
До колкото разбирам – при горенето и особено при запалването на твърдото гориво (а и при течното – в горивните камери на реактивните двигатели) – въздуха не трябва да обтича повърхността на горивото твърде интензивно (При самото горене допълнително се интензифицира конвекцията около повърхностите на горивото. Сумарната скорост на тези въздушни потоци трябва да са по-малки от скоростта на разпространение „фронта” на пламъка). Газовете изпаряващи се от повърхността не трябва да се отнасят много интензивно от повърхността, а да горят поне частично близо до повърхността за да продължават стимулирането на изпарението и възпламеняването на изпаряващите се газове и повърхност. В противен случай може да се стигне до „откъсване на пламъка” от повърхността на горивото и до „изгасване”.

[maistora1965]

Малее човече ако всичко в този пост а и в предишният си цитирал по памет а в началото на темата ставаше въпрос за няколко цепеници и една тръба надупчена да се чуди човек някой теми как се развиват.

[Hursa]

Не е по памет . За съжаление, повечето е разсъждения, поради това - възможно грешни.

[Трифон П.Трифонов]

Не е по памет . За съжаление, повечето е разсъждения, поради това - възможно грешни.

Човече, няма ли глупости дето да вършиш, да се кефиш на живота, да се скараш с някого, да гледаш формулата, докато салатиш.....
Се пак, приемам че това е твоят начин.
Поздрави!

[preslav]

Hursa, въпросът ми не е подвеждащ, а уточняващ.
Според мен в дизеловия ДВГ няма стехиометрична смес, но може и да бъркам. В цилиндрите на дизеловия двигател (за по-просто говоря за атмосферния дизел), винаги постъпва едно и също количество въздух, а обороти и мощност се определят от порцията впръскано гориво. По тази логика няма как при едно и също количество въздух и различно количество гориво да имаме винаги стехиометрична смес. При безиновите двигатели гориво-въздушната смес се подготвя външно, според количеството засмукан въздух се дозира количеството гориво и се цели сместа да е стехиометрична иначе искрата няма да я запали.
Мисля, че именно тези разлики в смесообразуването правят дизела по-икономичен, но това са си мои разсъждения и вероятно има много други фактори, които влияят на икономичността.
Също така си мисля, че едва ли един нов дизел е по-голям замърсител от един нов бензинов мотор, но очевидно някой има интерес от отричането на една технология за сметка на друга - няма да съм вече жив, но и технологията на електромобилите ще бъде отречена някой ден.