Русская баня

Маслов Виктор

Начало: Баня по науке.

Предыдущая глава здесь

Диаграммы легкого и тяжелого пара в бане.

В предыдущей статье, изучая параметры влажного воздуха, мы уже построили диаграмму абсолютной влажности для нескольких значений а = const.

Так выглядит полученная нами диаграмма абсолютной влажности воздуха для нескольких значений а - от 10 г/м³ до 100 г/м³
Линии постоянной абсолютной влажности а=const ранее мы назвали изопарами. В верхней части диаграммы указаны температуры точки росы tp для этих линий.

Рассмотрим несколько простых примеров ориентирования по изопарам.

Пример 1.
Допустим, что мы находимся в точке с параметрами влажного воздуха в бане t/φ=60/50. Этой точке на диаграмме соответствует изопара а=65г/м³. Как видно из диаграммы точка росы для этой изопары составляет tp=45ºС. То есть, на теле человека в таком режиме совместно с выделяемым потом будет образовываться и конденсат. Если мы будем охлаждать этот воздух, отбирая от него теплоту, не изменяя при этом абсолютную влажность, то по достижении точки росы при 45ºС начнет образовываться туман. В этом легко убедиться, если в баню запустить через форточку струйку прохладного воздуха с улицы и измерить температуру образования тумана.

Этот режим 1 по влажности соответствует режиму 1а влажной паровой бани (хамаму) с параметрами t/φ=45/100, но по тепловому воздействию в режиме t/φ=60/50 будет существенно теплее, поскольку в точке t/φ=60/50 влажный воздух бани содержит в себе больше энергии, чем при t/φ=45/100.

Пример 2.
Температура воздуха в доме, где расположена баня при относительной влажности 60% равна 20ºС (t/φ=20/60).

Определить – какая будет относительная влажность этого воздуха в парилке при температуре 85ºС?

По таблице 1 находим, что температуре 20ºС соответствует величина влагоёмкости А = 17 г/м³. Тогда абсолютная влажность этого воздуха:

а = 17 • 60 / 100 = 10 г/м³.

По диаграмме находим изопару а = 10г/м³. При температуре 85ºС этой изопаре соответствует относительная влажность φ=4%.

Для дальнейшего анализа тепловых режимов бани нам нужно нанести на эту диаграмму линии теплового воздействия на тело человека влажного воздуха бани (или м.б. жаросодержания) J=const.. Для этого воспользуемся формулами, полученными в предыдкщей статье.

ДИАГРАММА РЕЖИМОВ РУССКОЙ БАНИ

Теперь нам хорошо стало видно из этой диаграммы, что при одной и той же абсолютной влажности а=const, или одной и той же температуре t=const, или же φ=const в бане можно получать совершенно различное тепловое воздействие J.

На этой диаграмме я для наглядности отобразил на двух изожарах J8 и J24 пунктирные линии для режимов теплового воздействия при сухой коже человека, при которых совсем нет охлаждения при испарении пота. Сплошные линии изожар - это рассчитано для мокрой, потеющей кожи, из расчета, что количества выделяющегося пота достаточно, чтобы кожа не пересыхала. Как мы видим, для примера, на изожаре J24 при температуре 80ºС потеющий человек испытывает такое же тепловое воздействие как и человек с сухой кожей в той же бане при температуре 55ºС, а также и во влажной бане при 40ºС и 100% влажности.

Таким образом, мысленно перемещаясь по изотермам, изопарам и изожарам мы можем подобрать для себя наиболее подходящие режимы как для первой стадии предварительного прогрева и подготовки ко второму режиму пропаривания вениками, так и для собственно второго режима, при котором и вполне жарко и достаточно хорошо дышится.

На этой диаграмме я отобразил, как мне кажется, наиболее часто используемые в русской бане, судя по лекциям Касбора, Рамунаса и РН2, режимы 1 и 2. В первом режиме относительная влажность около 50%. При такой влажности комфортно дышится, а тепловое воздействие J (50-80жар) соответствует тепловому воздействию при 42-45ºС влажной турецкой бани (или воды в ванне). В режиме 2 тепловое воздействие J (130-200жар) соответствует воздействию воды температурой 50-53ºС, предельной по терпимости. При этом относительная влажность при переходе от режима 1 к режиму 2 изменяется от 50-60г/м3 до 65-80г/м3. То есть необходимо поддать на каменку воды из расчета от 15 до 30 г на один кубометр объема парной. При объеме семейной парной около 10м3 это составит 150-300 грамм.

Человек, которого пропаривают вениками, как и пишет Касбор в своих лекциях, находится на лежанке в комфортной зоне в режиме 1. А жар под потолком при этом в режиме 2. По мере перемешивания жара при пропарке вениками и его опускании режимы 1 и 2 смешиваются и как-то усредняются. Тогда можно опять поддать воды на каменку, чтобы получить режим еще по круче. При этом относительная влажность φ остается всегда в диапазоне от 40 до 60%, при которой и дышится еще легко, и веник не сохнет.

Теперь Вы можете самостоятельно анализировать всевозможные парожаровые режимы и различные способы получения этих режимов.

В следующем разделе мы в качестве примеров проанализируем несколько типовых ситуаций при подготовке парной к пропариванию вениками в различных парилках, частных и общественных.

Обсуждение этой темы здесь

С уважением
Маслов Виктор

Маслов Виктор

Для того чтобы лучше понять, как пользоваться «диаграммой режимов бани», давайте полностью абстрагируемся от конкретной бани с индивидуальными параметрами и попробуем мысленно проделать несколько экспериментов–передвижений по диаграмме. Будем называть эти передвижения навигацией по диаграмме, а точки-координаты на диаграмме будем обозначать символами изолиний с соответствующим номером, например: t52, J48, φ100, a65 , что означает: температура 52ºС, жаросодержание 48жар (1жар=1кДж/м³), относительная влажность 100% и абсолютная влажность 65г/м³.

Для начала рассмотрим самый простой пример с подробными разъяснениями для наглядности.

Пример 1.
Начало пути в точке 1- (t40; φ100). Мы находимся в начальной точке 1 хомотермальной кривой, с соответствующими изолинейными координатами (J24; a50).

В начальной точке 1 жаросодержание J равно 24жарам по отношению к температуре тела человека t=37 ºС, то что мы ранее заложили в расчеты формулы бани. Эта энергия в основном есть теплота испарения/конденсации избыточной влаги из воздуха с содержанием влаги a=50г/м³ по отношению к точке росы при t=37 ºС равной a=44,7 г/м³.
Будем такой условный объем воздуха в абстрактном помещении нагревать, при этом температура воздуха будет расти, а относительная влажность падать. Но заметьте, что абсолютная влажность а изменяться не будет, поскольку мы этот воздух дополнительно не увлажняем. Таким образом, мы будем перемещаться по диаграмме вправо и вниз по хомотермальной кривой - изопаре а50.
Энергия, запасенная в воздухе, или параметр жаросодержания J, также с повышением температуры будет расти, что связано с теплоемкостью нагреваемого влажного воздуха.

В точке 2 с координатами (t50; φ60) мы пересечем изожару J48. При этом жаросодержание влажного воздуха выросло на ΔJ=24жар, что обусловлено лишь только дополнительным разогревом влажного воздуха на 10 ºС.

Двигаемся по изопаре а50 дальше до точки 3. В этой точке мы пересекаем изожару J80.
Двигаемся дальше до точки 4. В этой точке уже J=130.
Как видно из диаграммы прирост жаросодержания примерно составляет 2,45 жар/ºС.
Этот прирост жаросодержания обусловлен только лишь теплоемкостью влажного воздуха с постоянным содержанием влаги a=50г/м³.

Теперь мысленно переместимся из точки 2 по изожаре J48 в точку 5, координаты которой (t42; φ100). Как видим, в этой точке увеличение жаросодержания ΔJ=24жар воздуха по отношению к начальной точке 1 обусловлено только лишь добавочной теплотой конденсации более влажного, чем 50г/м³ воздуха.

В точке 6 (t45; φ100; а65) увеличение количества конденсируемой влаги составляет уже: Δа=65-50=15г/м³. При этом ΔJ=56 жар.

А в точке 7 (t50; φ100; а80) увеличение количества конденсируемой влаги составляет уже: Δа=80-50=30г/м³. А ΔJ=130-24=106 жар.

Как видно из анализа жаросодержания в точках 5, 6 и 7, жаросодержание влажного воздуха только за счет теплоты конденсации добавочной влаги при увеличении влажности на 15г/м³ составляет примерно 50 жар.

Маслов Виктор