Презентация на тему "Древесина и её топливные свойства"

Ваша оценка презентации
Оцените презентацию по шкале от 1 до 5 баллов
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Рецензии

Добавить свою рецензию

Аннотация к презентации

Презентационная работа по химии на тему: "Древесина и её топливные свойства", адресованная учащимся старших классов. С помощью данной работы ребята рассмотрят макро- и микроскопическое строение древесины, познакомятся с молекулярным ее составам и топливными свойствами.

Краткое содержание

  • Строение дерева
  • Макроскопическое строение древесины
  • Микроскопическое строение древесины
  • Компоненты твердого топлива
  • Элементный состав древесины и коры
  • Зольность древесины
  • Содержание связанного углерода
  • Теплотехнические характеристики древесины
  • Химические компоненты древесины

Содержание

  • Слайд 1

    Древесина и её топливные свойства

  • Слайд 2

    Строение дерева

    2

  • Слайд 3

    Макроскопическое строение древесины

    • Кора (1)– наружная часть ствола, предохраняет живые ткани ствола от резких колебаний температуры, испарения влаги, проникновения грибов и бактерий, механических повреждений
    • Луб (2) – внутренняя часть коры, назначение луба – проводить вниз по стволу образующиеся в листьях органические питательные вещества
    • Камбий (3) – живая образовательная ткань, расположенная между древесиной и корой; активен весной и летом, зимой бездействует; это обуславливает слоистое строение ствола дерева
    • Заболонь (4) – живая часть древесины
    • Ядро (5) – тёмноокрашенная центральная зона ствола, мёртвая часть древесины

    3

  • Слайд 4

    Микроскопическое строение древесины

    Сосуды – образуют водопроводящую систему

    Волокна – основная механическая ткань

    Сердцевинные лучи - хранят запасные питательные вещества в период покоя, проводят растворы веществ в горизонтальном направлении в период вегетации

    Смоляные ходы – образуют единую смолоносную систему, состоящую из пересекающихся вертикальных и горизонтальных ходов

    1 – поперечный разрез

    2 – тангенциальный разрез

    3 - радиальный разрез


  • Слайд 5

    Компоненты твердого топлива

    • Все твердые топлива состоят из горючей части и балласта
    • Балластом являются зола и влага
    • Связанный углерод
    • Летучие
    • Зола
    • Влага
    • Горючая масса
    • Балласт
    • Сухая масса
    • Влажное топливо (рабочая масса)

    5

  • Слайд 6

    Элементный состав древесины и коры

    Древесина – многолетняя ткань, образующаяся в результате вторичного прироста в стволе, ветвях и корнях деревьев и кустарников

    Существуют различия в древесине хвойных и лиственных пород

    Элементный состав древесины, % на сухую массу

    В малых количествах могут присутствовать Ni, As, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb, Zn и др.

    6

  • Слайд 7

    Влажность древесины

    Влажность древесной биомассы — это количественная характеристика, показывающая содержание в биомассе влаги

    Различают абсолютную и относительную влажность биомассы

    Абсолютная влажность – отношение массы влаги к массе сухой древесины

    Относительная или рабочая влажность – отношение массы влаги к массе влажной древесины

    Свободная влага находится в полостях клеток и межклеточном пространстве, легко удаляется при сушке

    Связанная влага находится внутри стенок клеток, трудно удаляется

    После сушки влажность древесины 20-25% (при сушке в полевых условиях) и 8-15% (при комнатной температуре)

    7

  • Слайд 8

    Зольность древесины

    Зольностью называют содержание в топливе минеральных веществ, остающихся после полного сгорания всей горючей массы

    Зола является нежелательной частью топлива, так как снижает содержание горючих элементов и затрудняет эксплуатацию топочных устройств

    • Зольность древесины 0,1-1,2%
    • Зольность коры 0,5-8%
    • Состав золы: Ca, K, Na, P, S и др.

    Растворимые компоненты – карбонаты калия и натрия

    Нерастворимые компоненты – соли кальция

    Содержание золы обычно представляют в % на сухую массу

    8

  • Слайд 9

    Летучие вещества

    Летучие вещества - газообразные и парообразные продукты, выделяющиеся при нагревании древесины на воздухе до 900°С в течение 7 минут

    Являются исходным сырьем для химической промышленности

    В энергетике содержание летучих в топливе определяет воспламеняемость топлива, возможность шлакования колосниковой решетки и пр.

    9

  • Слайд 10

    Содержание связанного углерода

    • На сухую массу
    • На горючую (беззольную) массу
    • На рабочую массу

    10

  • Слайд 11

    Теплотехнические характеристики древесины

    Состав древесной биомассы, т. е. содержание в ней отдельных элементов, характеризуется следующим уравнением: Ср+Нр+Ор+Nр+Aр+Wр=100% рабочее топливо

    Сухая масса топлива представляет собой биомассу, высушенную до абсолютно сухого состояния. Ее состав выражается уравнением: Сс+Нс+Ос+Nс+Aс=100%

    Горючая масса топлива — это биомасса, из которой удалены влага и зола. Ее состав определяется уравнением: Сг+Нг+Ог+Nr=100%

    11

  • Слайд 12

     

    Теплотой сгорания биомассы называется количество тепла, выделяемое при сгорании 1 кг вещества.

    Высшая теплота сгорания — это количество тепла выделившееся при сгорании 1 кг биомассы при полной конденсации всех паров воды, образовавшихся при горении, с отдачей ими тепла, израсходованного на их испарение (так называемой скрытой теплоты парообразования). Высшую теплоту сгорания определяют по формуле Д. И. Менделеева (кДж/кг): Qв=340Ср+1260Нр—109Ор

    Низшая теплота сгорания — количество тепла, выделившееся при сгорании 1 кг биомассы, без учета тепла, израсходованного на испарение влаги, образовавшейся при сгорании этого топлива. Ее значение определяют по формуле (кДж/кг): Qр=340Cр+1030Hр—109Ор—25Wр

    Теплота сгорания стволовой древесины зависит только от двух величин: зольности и влажности. Низшая теплота сгорания горючей массы (сухой беззольной!) стволовой древесины практически постоянна и равна

    18,6-22,7 МДж/кг (в зависимости от породы дерева)

    12

  • Слайд 13

    Химические компоненты древесины

    13

  • Слайд 14

    Целлюлоза (клетчатка)

    Главный компонент древесины

    • Линейный полимер - полисахарид
    • Макромолекула построена из остатков β-D-глюкозы

    Каждая пара связанных между собой глюкозных остатков образует целлобиозу

    Общая формула

    Степень полимеризации природной древесной целлюлозы n=5000-10000

    14

    • глюкозный остаток
    • целлобиоза
    • β-D-глюкоза

  • Слайд 15

     

    15

    Между гидроксильными группами, соединяющими элементарные звенья, возникают слабые водородные связи, поэтому макромолекула целлюлозы образует различные конформации

    Волокна целлюлозы

  • Слайд 16

     

    Целлюлоза главный строительный материал растительного мира, образующий клеточные стенки деревьев и других высших растений

    В клетке целлюлоза играет роль механического каркаса

    Образуется в процессе фотосинтеза (биосинтеза) из моносахаридов:

    • 6CO₂ + 6H₂O + hν/хлорофилл→С₆Н₁₂О₆ +6О₂
    • глюкоза → крахмал → целлюлоза

    Самая чистая природная форма целлюлозы – волокна семян хлопчатника, 93-95%

    Содержание целлюлозы в древесине 45-50%

    16

  • Слайд 17

     

    Промышленное значение имеют лишь два источника целлюлозы – хлопок и древесная масса.

    Целлюлоза - горючее вещество; температура воспламенения 275°С, температура самовоспламенения 420°С (хлопковая целлюлоза).

    По химической природе целлюлоза представляет собой полиатомный спирт. Растворяется в растворах щелочей. Гидролизуется под действием кислот.

    Целлюлозу используют для изготовления бумаги и картона, для химической переработки на искусственные волокна (ацетатные, вискозные, медноаммиачные), для получения пластмасс, полимерных пленок, кино- и фотопленки, лаков и эмалей, бездымного пороха и др.

    17

  • Слайд 18

    Животная и бактериальная целлюлозы

    Туницин –животная целлюлоза, находится в тунике оболочников, ракообразных и улиток; по свойствам идентичен растительной целлюлозе

    Бактериальная целлюлоза была получена из мембран, образованных бактериями Acetobacter xylinum, культивированных на растворах глюкозы, фруктозы, сахарозы, маннита, глицерина.

    Под влиянием ферментов, вырабатываемых этими бактериями, сахара превращаются в целлюлозу со степенью полимеризации 3000-6000

    18

  • Слайд 19

    Полиозы (гемицеллюлозы)

    Группа полисахаридов, содержащаяся в клеточных стенках древесины

    Отличаются от целлюлозы бóльшей гидролизуемостью в кислотах и растворимостью в щелочах

    Макромолекулы полиоз построены из пентоз (пентозаны) и гексоз (гексозаны)

    19

  • Слайд 20

     

    Пентозаны (С₅Н₈О₄)n - полисахариды, построенные из остатков пентоз

    Пентозы содержат 5 атомов углерода в составе элементарного звена

    Основными структурными элементами растительных пентоз являются ксилоза и арабиноза

    20

  • Слайд 21

     

    Гексозаны (С₆Н₁₀О₅)n – полисахариды, построенные из остатков гексоз

    Гексозы содержат 6 атомов углерода в составе элементарного звена

    Основными структурными элементами растительных гексоз являются манноза , галактоза , фруктоза

    21

  • Слайд 22

     

    Степень полимеризации полиоз n=50-300

    Содержание полиоз в древесине 13-43%

    Гемицеллюлозы придают клеточной стенке дополнительную прочность и являются запасными веществами

    22

  • Слайд 23

    Лигнин

    Сложное полимерное соединение, содержащееся в клетках сосудистых растений

    Относится к инкрустирующим веществам оболочки растительной клетки

    Отложение лигнина в клеточных оболочках вызывает одревеснение клеток и увеличивает их прочность

    Древесина лиственных пород содержит 20—30% лигнина, хвойных — до 50%

    Одревесневшие клеточные оболочки обладают ультраструктурой, которую можно сравнить со структурой железобетона: микрофибриллы целлюлозы по своим свойствам соответствуют арматуре, а лигнин, обладающий высокой прочностью на сжатие, — бетону

    Химическое строение лигнина не установлено окончательно

    23

  • Слайд 24

     

    Молекула лигнина состоит из продуктов полимеризации ароматических спиртов; основной мономер — конифериловый спирт

    24

  • Слайд 25

     

    Лигнин — аморфное вещество жёлто-коричневого цвета; нерастворим в воде и органических растворителях; окрашивается основными красителями и даёт цветные реакции, характерные для фенолов

    В промышленности получают как отход при производстве целлюлозы

    Ценное химическое сырьё: может применяться как наполнитель для полимерных материалов, как компонент клеев, в качестве пластификатора в керамическом производстве, для получения лигнинового угля, активного угля, при производстве пористого кирпича и др.

    Может служить котельным топливом

    25

  • Слайд 26

    Второстепенные полимерные вещества

    • Крахмал
    • Пектиновые вещества
    • Белки

    Содержатся в очень малых количествах

    пектин

  • Слайд 27

    Низкомолекулярные вещества

    • Составляют несколько процентов от массы древесины
    • Не оказывают большого влияния на ее свойства
    • Органические и неорганические вещества
    • Органические низкомолекулярные вещества называют экстрактивными веществами
    • Неорганические вещества выделяются в виде золы

    27

  • Слайд 28

    Основные группы низкомолекулярных соединений

    • Ароматические (фенольные) соединения
    • Наиболее важное значение имеют танниды (дубильные вещества

    28

  • Слайд 29

    Основные группы низкомолекулярных соединений

    Галлотанин

    29

  • Слайд 30

    Основные группы низкомолекулярных соединений

    Терпены

    По числу терпеновых групп различают монотерпены С₁₀Н₁₆, сескви- (полуторные), ди-, три-, тетра- и политерпены монотерпен, мирцен сесквитерпен, кадинен политерпен, каучук

  • Слайд 31

     

    Алифатические кислоты. В древесине содержатся насыщенные и ненасыщенные высшие жирные кислоты, главным образом, в форме эфиров с глицерином (жиры и масла) или с высшими спиртами (воски). Содержится и уксусная кислота в виде сложных эфиров.

    Спирты. Алифатические спирты присутствуют в виде сложных эфиров. Присутствуют и ароматические и алициклические спирты в виде стероидов и гликозидов.

    Неорганические вещества. В минеральных веществах древесины умеренного климатического пояса основными элементами являются калий, кальций, магний. В тропических древесных породах главными могут быть и другие элементы, например, кремний. Полностью остаются в золе.

    31

  • Слайд 32

    Экстрактивные вещества

    Это вещества, которые могут быть извлечены из древесины и коры путем экстракции водой и органическими растворителями

    32

  • Слайд 33

     

    Водой экстрагируются дубильные и красящие вещества, камеди.

    Дубильные вещества обладают вяжущим действием, используются для выделки кож (дубления) из сырых шкур животных. Основную, активную часть дубителей составляют танниды – производные многоатомных фенолов.

    33

  • Слайд 34

     

    Камеди представляют собой водорастворимые смолообразные вещества, состоящие в основном из полисахаридов. Используются для изготовления медицинских препаратов (таблеток от кашля), для обработки тканей, соломы и др.

    Красящие вещества желтого, коричневого, красного и синего цвета содержатся в полостях клеток древесины (особенно в ядре) и коры.

    34

  • Слайд 35

     

    Органическими растворителями из древесины выделяют смоляные и жирные кислоты, воски, стерины и др.

    Смолы. В смоле хвойных пород содержится около 40% терпенов и смоляных кислот.

    Терпены составляют основу технического продукта - скипидара

    Живица – жидкость, выделяющаяся при ранении ствола. Содержит жидкую, легко подвижную и летучую с водяным паром часть и смоляную часть, содержащую смоляные кислоты. При уваривании смоляных кислот образуется технический продукт – канифоль.

    35

  • Слайд 36

     

    • Жирные кислоты (олеиновая, линолевая и др.)
    • Жиры
    • Стерины
    • Алкалоиды – хинин, стрихнин (входят в состав коры)
    • Витамины (С, В₁, В₂ и др.)
    • Ядовитые вещества (содержатся в древесине тропических пород)

    36

Посмотреть все слайды
Презентация будет доступна через 45 секунд