Русская баня

[PN2]

[angomsk]

[Станиславский]

Паралель с
http://forum.rusbani.ru/viewtopic.php?p=64936#64936


Михно Ю.А.

Добровольский Г.Б.

Влажный воздух

Итак, мы рассмотрели процессы, происходящие с паром при различных условиях. Но нас интересует не столько водяной пар в чистом виде, сколько пар - как составляющая воздуха. Мы уже знаем, что в воздухе всегда находится водяной пар, и мы имеем дело с механической смесью газов и водяного пара. Сухой воздух, не содержащий водяного пара, состоит по объёму из 78% азота и 21% кислорода, а 1% составляют углекислый газ, водород, гелий, неон и аргон. Состав воздуха практически везде одинаковый.

Объёмная доля водяного пара в воздухе зависит в значительной степени от местности, погодных условий и составляет от 1% до 3% объёма смеси. Кроме водяного пара влажный воздух может содержать мельчайшие капельки воды (в виде тумана) или кристаллы льда (снег, ледяной туман). Водяной пар во влажном воздухе может быть в насыщенном или в перегретом состоянии. Смесь сухого воздуха и насыщенного водяного пара называют –насыщенным влажным воздухом. Смесь сухого воздуха и перегретого сухого пара называют ненасыщенным влажным воздухом.

Температура, до которой необходимо охладить ненасыщенный влажный воздух, чтобы содержащийся в нём перегретый пар стал насыщенным, называется температурой точки росы. При дальнейшем охлаждении влажного воздуха (ниже температуры точки росы) происходит конденсация водяного пара.

Концентрация пара в парной зависит не от климатических условий. Её создаёт банщик. И от того, насколько правильно и умело он создаст микроклимат в парной, зависит степень комфортности и эффективности банных процедур.

К сожалению, многие банщики, даже достаточно опытные, не вполне владеют знаниями о парообразовании и о воздействии влажного воздуха различной температуры и влажности на человеческий организм.

В общем случае на человека, находящегося в парной, воздействует большое количество различных факторов. В первую очередь это температура и влажность воздуха. Кроме этого, мы подвергаемся воздействию лучистого тепла от печи и ограждений. Немаловажное значение имеет воздействие движущихся воздушных потоков и пр. Не следует забывать так же и о том, что в парной мы дышим, и дышим не обычным воздухом, а воздухом, в котором концентрация водяных паров значительно превосходит обычную привычную для нас концентрацию. И очень важно знать, до какой степени мы можем увеличивать влажность воздуха, чтобы получить максимальный эффект банной процедуры, не создавая при этом дискомфортных условий в помещении парной. Следует помнить и том, что увеличение объёмной доли водяного пара в атмосфере парной ведёт, соответственно, к снижению в ней кислорода.


Лёгкий и тяжелый пар в русской парной

Понятия “лёгкого“ и “тяжелого“ пара в русской бане – это один из основных моментов о которых необходимо иметь представление специалисту банного дела. Ведь от лёгкости дыхания в парной камере во многом зависит общая комфортность посетителей бани. Постараемся разобраться, что же такое “лёгкий“ и “тяжелый“ пар. Сразу же необходимо отметить, что эти понятия, чисто субъективные. Т.е. лёгкость пара оценивается посетителем по его ощущениям при дыхании. Легко дышать в парной камере – пар “лёгкий“. Тяжело – пар “тяжелый“.

Что же создаёт ощущения тяжести? Зная природу и состав банной атмосферы, мы уже в состоянии разобраться и понять суть “тяжелого“ пара.

Нам известно, что влажный воздух, которым мы дышим, может иметь при одной и той же температуре, три основных состояния:

а) перегретый

б) насыщенный (точка росы)

в) перенасыщенный (белый туман)

Если перенасыщенный воздух попадает в лёгкие, то капельки воды, находящиеся в нём, будут оседать в лёгких, покрывая ольвеолы слоем воды, тем самым затрудняя дыхание и ограничивая доступ кислорода воздуха в кровь. Организму недостаёт кислорода, появляется слабость, ухудшение общего самочувствия, ощущения тяжести, духоты и т.д. Однако с другой стороны, нам вполне комфортно дышится ранним туманным утром. В чем дело? Чтобы разобраться в этом, рассмотрим процесс дыхания влажным воздухом с различной влажностью и температурой. Вспомним так же о “точке росы”.

Точка росы – это очень тонкая грань между параметрами влажного воздуха для данной температуры. Мы знаем, что для каждого значения температуры влажного воздуха существует своя точка росы, то есть состояние насыщенного паром воздуха, относительная влажность которого будет равна 100%. Стоит температуре этого воздуха повысится и воздух станет ненасыщенным (перегретым). Относительная влажность его станет меньше 100%. Чем выше будет подниматься температура этого воздуха, тем менее влажным он будет и тем ниже будет его относительная влажность. Дышать таким воздухом легко, но при условии, что температура его не слишком высока. При достаточно высокой температуре воздуха относительная влажность падает и дышится легко, но появляется опасность пересыхания слизистой полости рта, дыхательных путей, лёгких. При этом возникает реальная угроза ожога тканей органов дыхания. Это является одним из серьёзных недостатков современной финской сауны. Представим что температура воздуха, находящегося по своим параметрам в точке росы при данной температуре, начнёт снижаться. Мы помним, что в точке росы относительная влажность составляет 100%. При понижении температуры относительная влажность будет стремиться к увеличению. Но влажность уже равна 100% и больше быть не может. Тогда излишняя влага будет выпадать в осадки, т.е. она будет конденсироваться в микрокапельки воды сообразованием тумана. Казалось бы, что таким воздухом с капельками воды дышать должно, быть затруднительно по причине описанной выше. Но в прохладном тумане дышится достаточно легко. Почему? Постараемся разобраться.

Из сказанного выше следует, что точка росы – это состояние некоего равновесия между перенасыщенным воздухом с туманом и перегретым. Причем, для каждой температуры существует своё равновесное состояние. Любое изменение равновесно температуры в ту или иную сторону немедленно нарушает это равновесие в одну из сторон. То ли насыщенный воздух становиться суше, то ли влага конденсируется в туман.

Представим себе, что мы дышим незначительно перегретым влажным воздухом с относительной влажностью близкой к 100% и с температурой точки росы чуть выше температуры нашего тела. Попадая в органы дыхания, такой воздух, соприкасаясь со стенками органов дыхания, начинает немедленно охлаждаться, проходя через равновесное состояние (точку росы). Относительная влажность сперва возрастет сперва до 100%, а при дальнейшем охлаждении на стенках рта или носа начнёт конденсироваться влага. Однако эта влага остаётся во рту или в носу, а в лёгкие поступает ещё осушенный воздух. Но через некоторое время носоглотка прогреется поступающим тёплым воздухом и процесс конденсации влаги переместиться далее в бронхи, затем в трахеи и в конце концов непосредственно в ткани лёгких. Таким образом лёгкие начнут забиваться сконденсированной влагой, что естественно затруднит дыхание, о чем говорилось выше. “Пар” станет “тяжелым”. От сюда следует, что температура воздуха в парной камере должна быть на столько высокой, и влажность такова, что бы максимально снизить процесс конденсации влаги в лёгких.

Почему же туманным утром мы не испытываем удушья? Дело в том, что вдыхая утренний туман, мы теплом своего тела согреваем влажный перенасыщенный воздух, поступающий в наши лёгкие. Нагреваясь, туманный воздух проходит свою точку росы к моменту поступления в лёгкие становиться перегретым, т.е. его относительная влажность становиться менее 100%. Следует заметить, туманный воздух находится в состоянии близком к точке росы для его температуры. И если его температура будет далее снижаться, то процесс конденсации усилится, микрокапельки воды увеличатся до капель и туман в виде дождя упадет на землю. Утреннее же солнце нагревает воздух, температура его становится выше температуры точки росы, туман испаряется и рассеивается. Относительная влажность становится ниже 100%. И чем жарче становится, тем ниже будет относительная влажность воздуха.

В соответствии с изложенным выше мы в условиях русской паровой бани при высокой влажности и температуре её паровоздушной среды дышим комфортно и легко, укрывая лицо прохладным банным веником или освежая его снегом, льдом или охлаждённым банным полотенцем.

[Ant_t]

[angomsk]

всё сходится к

[PN2]

Ant_t, вообще-то любой водяной пар легче воздуха, тем более, что он из каменки ещё и горячее воздуха, так что поскольку у нас в данную конкретную поддачу получается самый горячий пар, так что быть ему сверху. Да и мой опыт говорит, что когда работаешь в невысоких парных, когда голова практически в потолок упирается, ни какого расслоения между "пирогами" нет. Приходит либо прокаливающий, либо ошпаривающий, а не тут помню, тут не помню.

[Sergur]

PN2, Н.Н. у меня именно тот вариант невысокой парной (210 см). Расслоения точно не бывает.

[Ant_t]

PN2, Sergur,
Помните как тема называется?
"Не верь глазам своим"
И это действительно так. То что вы чего-то не ощущаете это не значит, что этого нет. ))) По ощущениям к сожалению не всегда можно делать вывод о причинах возниконовения этих ощущений.
Давайте рассуждать вместе. Горячий пар выходит из каменки, поднимается вверх. Вверху образуется паровоздушная смессь, так как газы имеют свойство смешиваться. Пар часть тепла отдаст воздуху. Этот подогретый воздух будет стремиться повыше. Уже подостывший пар приспуститься вниз. Не забываем, что в чистом виде пара нет. Это смесь воздуха и пара.
Т.е. расслоение по темпетратуре обязательно будет (собственно об этом расслоении - по температуре и говорилось). Если вы считаете, что расслоения не будет хотелось бы услышать ваши рассуждения.
Другое дело состав паровоздушной смеси. При большей начальной температуре пара, паровоздушная смесь под потолком будет больше насыщена паром (читай водой), чем при менее низкой. Соответственно при более низкой начальной температуре пара более низкие слои воздуха будут содержать больше влаги, т.к. выливается одинаковое количество воды.
Если есть изъяны в рассуждениях или еще что, то хотелось бы это увидеть, услышать, почитать. )))

Дополню. Большее количество влаги (пара) в нижних слоях, существенно сильнее будет воздействовать на организм.

[Vian]

Ant_t, вот как я это понимаю:
1. не расслоение, а градиент (при отсутствии внешй турбулентности-ротора)
2. при длительном отсутствии турбулентности и, как следствие-ирасслоении, пар останется выше воздуха с той же температурой. (это про "отдавая т-ру воздуху". он при этом не опускается)
3. при низких потолках расслоения не происходит; градиент слабо выражен. при высоких получим сверху зону пирога-без турбулентности и с градиенто, а снизу как в системе с низким насыщенным влагой потолком.
4. при "влажном паре" ему надо меньше остыть до конденсации: конденсация на коже наступает раньще- тепловой поток на кожу больше; при сухом- пар сначало отдает тепло понижая свою т-ру и одновременно успевает осушаться (конденсироваться) на холодных поверхностях (пол). к моменту остывания до тог, что б конденсироваться на коже атмосфера становится значительно суше. потдача же не только поднимает влажность, но и температуру-всё снова повторяется )

[PN2]

Ant_t, неее, в бане теория существует для практики, а не наоборот. Вот Sergur и я отмечаем какие то закономерности и можем их использовать и по большому счёту нам побарабану почему это так, до тех пор пока не появится объяснение, которое позволит прогнозировать , регулировать и находить новые нюансы в рулёжке паром, а пока это просто разминка для ума, некоторые назовут это мозго....во и в чм-то будут правы.

[Ant_t]

В моих рассуждениях есть один слабый момент - я не до конца осознаю механизм удержания влаги воздухом. И в подробностях (динамике) описать этого не могу.
Vian,
У тебя вообще получается что пар отдельно, воздух отдельно. Но ведь это не так. В результате получается воздух с определенной влажностью, температурой. Не забывай мы меряем не наличие пара, а именно влажность воздуха. И еще один момент - количество воды одно, помещение одно, а разное только начальная температура пара. Так более горячий пар остынет и дойдет до кондиции менее горячего пара. И по идее должен будет себя вести так же. Но этого не происходит. Почему?
PN2,
Все верно изучать и объяснять нужно для понимания, прогнозирования и использования. А поиски объяснения всякий может называть так как ему нравится. )))

[Vian]

Анатолий, "пар отдельно-воздух отдельно" это если утрировать... если систему при постоянной влажности и температуре оставить на несколько дней, то так и будет, если пар собравшись вместе не дойдет до насыщения и не выпадет дождем. Воздух в не жилых помещениях "спертый"- делится по газам на фракции по весу газов. углекислый-внизу, например.
для меня это "статическая система" от которой строются размышления. так пар-самый легкий из основных присутствующих газов. поэтому он у потолка.. а вот водяной аэрозоль из групп молекул (туман) -тяжелый..

[Vian]

т.е. это как на фискультуре-исходное положение для рассуждений. конвекция, хождения людей, двери дыры в контуре и вентиляция всё меняют.. но при сушке бани изменений не так много.. при остывшей печи их вообще минимум.. при остывшей печи, остывшем помещении и трубе от пола, при идеальной пароизоляции факторов отличающей модель от исходной нет!.. а это состояние часто сохраняющиеся сутками и неделями..

[Владимир Ляхов]

Привет всем!

Молодец, Стас, что выкладываешь такие статьи!
Похожие куски текста я где-то уже видел (Маслов ранний или Хошев), особенно про осушение тумана при вдыхании.

Ещё раз:
Пар лёгкий и тяжёлый.
Все разговоры на Форуме о лёгком и тяжёлом паре можно свести к следующим вопросам.
1. Тепловое ощущение на коже человека.
2. Дыхание.
3. Лёгкий пар – когда не угорел, не обжёгся и благополучно попарился (особенно в бане по-чёрному).
4. Лёгкий пар – более горячий пар имеет меньшую плотность, он более лёгкий физически.

Рассмотрим каждый из этих вопросов.

1. Тепловое ощущение. Хорошо, что в нынешних сообщениях появилось слово «ошпаривание». Оно более точное.
К примеру, на рынках многие выходцы из южных республик говорят «горький» перец, вместо «жгучий».
В нашем случае тоже пар шпарящий, жгучий, кусачий – такой пар часто называют тяжёлым. И в противоположность такому пару – есть в банном лексиконе - лёгкий пар. В банном деле «банный пар» – это наличие в горячем воздухе парной пара, микрокапель (тумана), пыли от камней и солей растворённых в воде, которую плещут на камни – 5-10 г/л).

Тепловое ощущение от банного пара (БП) складывается из двух воздействий:
а) теплоотдача от горячего БП – даже сухой (без пара) горячий воздух греет;
б) теплоотдача при конденсации на кожу пара (скрытая теплота) – зависит от количества пара – и это более сильное воздействие, чем в п. (а).

В любом случае – мало или много пара в БП, пар всегда конденсируется на тело человека, а также в дыхательных путях. Но получение скрытой теплоты конденсации – это более мощное тепловое воздействие, чем просто теплопередача от нагретого воздуха без конденсации пара.
Поэтому, другими словами, когда БП горячее и суше, то он оказывает меньшее тепловое воздействие (меньше шпарит и «кусает»), по сравнению со случаем, когда БП более влажный, хотя и менее горячий.
В более сухом БП можно дольше париться и плавно набирать нужную дозу тепла.
А более влажный БП резче и интенсивнее насыщает человека теплом, не даёт возможности растянуть тепловое удовольствие.
В пределе – это погружение в горячую воду, а в этом случае ограничение более явное – 43-45° в течение 5-10 мин, в зависимости от физиологии разных людей.

2. Дыхание. В предыдущем пункте рассматривались вопросы передачи тепла человеку с помощью нагретого БП.
Теперь мы хотим понять, а какой БП лучше для дыхания, чтобы назвать его лёгким паром.
Да, никакой! Дышать лучше свежим воздухом, а не теплоносителем. Надо разделить эти два совершенно разные действия. Когда мы обеспечим себя нужным для теплового воздействия банным паром, надо дополнительно подать в зону дыхания свежий воздух или кислород. И не мучиться задачей, которая не имеет решения – какой приготовить БП, чтобы и хорошо, приятно грел, давал желанный банный жар, и дышать было бы хорошо.

Хороший совет – дышать сквозь мокрый холодный веник (смоченный в холодной воде). Да, на нём конденсируется пар и дышать легче таким прохладным воздухом. Но всё равно, остаётся проблема достаточности кислорода во вдыхаемом воздухе.


3. В деревенской бане по-чёрному технология парении непроста, многое зависит от опыта и сноровки.
Поэтому в таких условиях лёгким паром в деревне считают банные процедуры, когда не угорел, не обжёгся и благополучно попарился. И голова на следующий день не болит.

4. Физически – горячий газ всегда легче холодного. Это и даёт возможность буквального толкования термина – лёгкий по весу пар.

[Станиславский]

[brat1963]

Владимир Ляхов,

[Ant_t]

Vian,
Ты так и не ответил на мой вопрос. Пока я остаюсь при своем мнении, т.к. все что было сказано не противоречит моим рассуждениям. Или я что-то не заметил? ))

[Vian]

[angomsk]

Ant_t

[Владимир Ляхов]