薪とともに

焚付材や小割に火が移ると中割が徐々に燃焼が移っていきます。彩りも鮮やかになり、部屋も暖かく感じます。 最近ではバイオマスエネルギーとして注目されており、ますます薪ストーブや焚き火がメジャーになってきています。いずれにしても、炉内や焚き火台の上では、薪が燃焼して光と暖かさを感じることになります。 では、この燃焼というメカニズムはどのようなものでしょうか？ 薪はどのようにして燃焼するのでしょうか？ 今回は薪の燃焼と温度の変化について書いてみたいと思います。 燃焼のメカニズム 焚付材を着火剤などの炎に晒すと、木材の表面は焦げて黒くなっていきます。このような表面が黒くなる状態は木材が炭化していく過程で…

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薪の燃焼と温度の仕組みを調べてみました 焚き火と薪ストーブの仕組みを学ぼう

焚付材や小割に火が移ると中割が徐々に燃焼が移っていきます。彩りも鮮やかになり、部屋も暖かく感じます。 最近ではバイオマスエネルギーとして注目されており、ますます薪ストーブや焚き火がメジャーになってきています。いずれにしても、炉内や焚き火台の上では、薪が燃焼して光と暖かさを感じることになります。 では、この燃焼というメカニズムはどのようなものでしょうか？ 薪はどのようにして燃焼するのでしょうか？ 今回は薪の燃焼と温度の変化について書いてみたいと思います。 燃焼のメカニズム 焚付材を着火剤などの炎に晒すと、木材の表面は焦げて黒くなっていきます。このような表面が黒くなる状態は木材が炭化していく過程で…

今回は薪の燃焼と温度の変化について書いてみたいと思います。

焚付材を着火剤などの炎に晒すと、木材の表面は焦げて黒くなっていきます。このような表面が黒くなる状態は木材が炭化していく過程です。

C (炭素) + O2 (酸素) → CO2 (二酸化炭素)

このとき、燃焼によって、発熱と発光を伴う現象が生じます。ゆらゆらと立ち上る炎と薪ストーブから感じる暖かさはこれら燃焼の酸化反応で生じています。

しかし、薪ストーブの内部の温度はとても高く500度を越えるほど高くなります。薪ストーブでは燃料となる薪を燃焼させるのでとても高温になり、このなかに薪をくべると薪は炭へとなっていきます。

木材が常温から加熱されると、木材の中の自由水・結合水、いわゆる水成分が移動します。薪ストーブの内部が100度を越えるころでは、薪の中にある水分が気化して薪の外に放出されます。

含水率が高い材では、熱を加えてもなかなか着火せずに、水分の蒸発に着火剤のエネルギーが消費してしまいます。着火剤をいくらつかっても、水分を十分に含んでいる場合には、なかなか100度を越えずに不完全燃焼が続くことになります。

温度が250度を越えると木材内にある揮発性物質である木炭ガス(可燃ガス)が発生します。この可燃ガスに着火することで、炎がみられ引火することになります。

薪が炭化すると、木炭表面での炭素の酸化反応による発熱によって、燃焼を続けていくことになります。これらが270度になると木炭ガスが引火してさらに燃焼が進みやすくなります。この270度付近では木炭ガスが発火しやすく、色鮮やかな炎を演出します。

このように、木材を空気中で加熱すればまず水分を失って乾燥し、次いで熱分解を起して可燃性ガスを放出します。さらに、可燃性ガスに着火して生じた炎の熱がさらに木材の熱分解を促進して燃焼を継続していきます。これらの一連の過程を分解燃焼と呼び、一般的に呼ばれる炎がある燃焼を発炎燃焼と呼びます。

温度が290度になるとタール分が生成され、300度で木炭ガスの放出は最大になります。この温度付近では薪の重量は急激に減っていきます。これは木材に含まえる繊維素であるヘミセルロースが分解されることで重量が減ると考えられています。

400度以上になるとタールがガス化となり、煙を放出しにくくなります。

さらに450度の臨界期を越えるとガスの放出は止まり、タール分生成しなくなると言われています。

そのため熾火の状態は、木炭の表面で炭素との酸化反応が続き、発熱が続きます。熾火では熱分解や蒸発も起こさずに表面では高温を保ちながら、空気と接触した部分で着火して熱を発生し続けます。