WarmFires.ru

Для простейшего качественного анализа возьмём деревянную дощечку и положим её плашмя на тлеющие угли очага (рис. 95). Ясно, что доска должна нагреваться снизу, а значит и дрова в кострах и в печах вспыхивают и горят снизу. Поминутно перевёртывая дощечку для осмотра нагревающейся стороной вверх, можно заметить, что сначала обугливаются и начинают тлеть заусеницы (ворсинки) на поверхности доски 3. Поэтому для облегчения загорания дров, перед растопкой на поленьях иногда делают топором крупные насечки (заусенцы, заструги). И наоборот, для предотвращения преждевременного воспламенения, доски обжигают паяльной лампой (газовой горелкой, факелом, лучиной) для удаления ворсистости поверхности древесины, например, на потолке курной бани (см. раздел 5.7.18).

Рис. 95. Воспламенение и горение деревянной дощечки, закладываемой на угли (пламя) в печи: 1 - деревянная дощечка (вид с торца), 2 - угли (пламя) в печи, 3 - заусеница, воспламеняющаяся в первую очередь, 4 - пористый газопроницаемый обугливающийся слой, 5 - газообразные горючие продукты пиролиза (летучие), сгорающие в обугливающемся слое в режиме тления, 6 - распределение температуры при тлеющем горении, 7 - летучие, сгорающие вне древесины в форме пламени, 8 - распределение температуры при пламенном горении, 9 - пламя (факел), охватывающее нижнюю пласть (сторону) доски и вырывающееся вверх за кромкой доски, 10 - годичные слои древесины (иллюстративно).

Конечно, воспламенившиеся заусенцы в виде микроугольков могут поджечь дощечку лишь в том случае, если она уже вся в своей массе предварительно нагрета до температуры воспламенения. Наша же дощечка в эксперименте пока холодная, так что воспламенившиеся заусеницы пока не могут воспламенить массив дощечки.

Продолжая нагревать дощечку на раскалённых углях, мы замечаем, что поверхность нижней пласти (широкой стороны) дощечки начинает постепенно буреть, а затем и чернеть (обугливаться). Однако, при перевёртывании доски ни тления, ни устойчивого пламени на её горячей стороне пока нет. Лишь местами видны ленивые голубые прозрачные всполохи (см. поз. 9 на рис. 94), похожие на горение метана в кухонной плите или спирта в медицинской спиртовке. Это указывает на то, что из доски начинают выделяться горючие газы, причём, видимо, простейшие вещества (типа спиртов, альдегидов, кетонов, окиси углерода и т. п.) в незначительном количестве и в виде смеси с воздухом. Все эти соединения имеют высокую подвижность в порах древесины (особенно в продольном направлении) ввиду высоких коэффициентов диффузии в воздухе Вт=Оо(Т/273)п, где Т - температура в градусах Кельвина (П.А. Долин, Справочник по технике безопасности, М.: Энергоатомиздат, 1984 г.):

При дальнейшем прогреве дощечки обугливающийся слой на нижней пласти (на широкой стороне) начинает тлеть (то есть гореть без пламени). При этом из дощечки (причём преимущественно с торцов) начинает выделяться белый (бурый) дым. Это конденсат (роса, туман) жижки, выходящей из пор древесины в виде газа (паров) сначала диффузионно, а затем и под напором (струями). Наконец, на границе с кромкой (узкой стороной) белый дым воспламеняется, возникает светло-жёлтое пламя, впоследствие охватывающее всю нижнюю пласть. Это означает, что доска воспламенилась, и если её извлечь из очага, она может гореть на воздухе самостоятельно.

Горение может попеременно переходить то в тлеющий режим, то в пламенный (факельный, огневой). Оба режима тесно связаны между собой общей природой, но отличаются химизмом и кинетикой. В режиме тления главным (ведущим) процессом является горение твёрдых продуктов пиролиза (углей). В режиме пламенного горения ведущим является горение газообразных продуктов пиролиза. В режиме тления газообразные продукты выделяются медленно (столь же медленно, как горит обугленный слой древесины), не могут воспламеняться из-за малой концентрации паров и при охлаждении конденсируются, давая обильный белый дым.

Таким образом, горение древесины обычно начинается с тления - воспламенения углей обугленного слоя (а не воспламенения горючих газов). При увеличении толщины первичного обугленного слоя до 1-3 мм и повышении температуры обугленного слоя (до 300-350°С для берёзы и 350-400°С для сосны) поверхность углей самовоспламеняется в воздухе. Это означает, что угли на поверхности вступили в реакцию окисления С+О2 ® СО2 с выделением энергии и нагревом поверхности углей до 1000-1200°С, в результате чего поверхность начинает светиться и «истлевать» (разрушаться). При этом возникает повышенный тепловой поток внутрь древесины (за счёт теплопроводности от горячей поверхности). За счёт разогрева начинается пиролиз глубинных слоев древесины. Газообразные продукты пиролиза (так называемые летучие) либо сгорают в обугленном слое, либо выходят через холодные части поверхности древесины в виде белого дыма.