Просмотров: 213
Итак, продолжим рассмотрение методики ускоренного расчета метеопараметров, которые мы хотим получить в парной паровой русской бани.
В прошлый раз мы закончили рассмотрение процедуры расчета значений параметров метеобстановки, требуемых для комфортного времяпрепровождения в парной на этапе предварительного прогрева организма и активизации процесса обильного потоотделения.
Теперь же можно переходить к рассмотрению действий, которые должны быть совершены нами в парной для ее перевода в режим парения и как может нам пригодиться в этом случае программа Air007AirParameters, с которой мы познакомились в предыдущем посте.
Но вначале еще раз коснемся вопроса о том, что мы будем понимать под словосочетанием «легкий пар» для режима парения вениками.
Как говорилось ранее , «легкость» пара, условно, принято рассматривать по отношению к кожным покровам человека и по отношению к его органам дыхания.
Для режима предварительного прогрева и потения, продолжительность которого может достигать 40 мин и более, характерна климатическая обстановка, которая характеризуется значениями температуры воздуха с Тс=45-600С, с теплосодержанием I=145-200 кДж/кг и с абсолютной влажностью меньше а ‹ 50г/м3 .
Паровые режимы, при которых происходит выпадение конденсата водяных паров из воздуха как на коже человека, так и в его органах дыхания характеризуются абсолютной влажностью воздуха, значения которой превышают 50 г/куб.м (а>50 г/куб.м.) .
Как правило, в парной путем поддачи порций кипятка на каменку достигают значений абсолютной влажности воздуха порядка а~80-100 г/куб.м. Но могут достигаться и более высокие значения абсолютной влажности: до 130 г/куб.м. и выше. Напомню, что ~82,8 г воды в газообразном состоянии может удержать 1 куб.м. воздуха, нагретого до температуры 500С, 104 г воды — 1 куб.м. воздуха, нагретого до 550С, а 129,5 г воды — 1 куб.м. воздуха, нагретого до 600С. Другими словами, 82,8 г/м3 воды в воздухе соответствуют плотности насыщенного пара для температуры воздуха Тс=500С, 104 г воды — для температуры воздуха Тс=550С, а 129,5 г/м3 воды — для температыры воздуха Тс=600С.
Эти значения концентраций паров воды в воздухе никоим образом не говорят о том, хорошо это или плохо. Просто значение концентрации воды в воздухе парной а≥130 г/куб.м. для большинства любителей паровой русской бани является максимальным (в смысле критичности), которую они могут вынести весьма непродолжительное время (до 1 мин).
Нас же будут интересовать режимы, которые, условно, можно назвать «легкими» (когда в парной присутствует атмосфера т.н. «легкого пара»).
Для режимов парения вениками («мягкие» режимы и режимы «русские традиции») характерно теплосодержание воздуха I=172-350 кДж/кг с абсолютной влажностью а=50-104 г/м3.
Как уже отмечалось выше, при таких значениях абсолютной влажности воздуха всегда происходит конденсация паров воды из воздуха на находящемся в парной человеке.
«Легкость» пара по отношению к коже человека определяется в этих условиях лишь абсолютной величиной теплосодержания воздуха I, кДж/кг. Для кого-то достаточным (в смысле «легкости переносимости») будет влажный воздух с теплосодержанием I~172 кДж/кг, для кого-то с I~250 кДж/кг, а для кого-то и с I~350 кДж/кг.
При этом каждый волен определять для своей кожи сам режим «легкого» пара, т.е. когда ему наиболее комфортно париться.
Но совсем другое значение мы вкладываем в понятие «легкого пара» по нашему отношению к тому, как воспринимается воздушная обстановка парной нашим дыхательно-легочным трактом в режиме парения вениками.
Здесь не все так однозначно.
Для этапа предварительного прогрева организма и процесса потоотделения, когда человек находится в парной достаточно продолжительное время (до 40 мин и более), крайне важно, чтобы абсолютная влажность воздуха в парной была бы ниже значения а ‹ 50 г/м3. В этих условиях очень важно, чтобы человеку легко дышалось, а выделяемый его легкими пот имел бы возможность испарятся в окружающую среду, и, тем самым, не давал бы возможности организму чрезмерно перегреваться.
В режимах же парения концентрация паров воды в воздухе парной всегда превышает значение а=50 г/м3. И в этих режимах в легких человека всегда рано или поздно начинает конденсация паров воды. При этом чувство удушья (нехватки кислорода во вдыхаемом воздухе ввиду наполнения альвеол легких водой) неизбежно наступает у каждого парящегося (у кого — чуть раньше, у кого — чуть позже). И это не смотря на то, что носоглотка человека в определенной мере выступает в качестве осушителя вдыхаемого воздуха, и некоторое время справляется с его повышенной влажностью.
Однако в одном случае при паровых режимах происходит конденсация в носоглотке паров воды в виде аэрозолей, которые приводят к ее ожогу, а в другом случае аэрозоли воды в носоглотке не образовываются и не обжигают ее. Носоглотка просто воспринимает вдыхаемый воздух как влажный, который ее просто греет и глубоко прогревает, но не обжигает.
А вот для того, чтобы разобраться в метеорежимах, когда подобное явление имеет место быть, а когда нет, для этого уделим еще немного времени физике явления появления в воздухе аэрозолей воды при его смешивании с водяным паром.
Для облегчения понимания сути данного явления обратимся к рис.1.
Рис.1
1 — зависимость плотности насыщенного водяного пара (φ=100%) от температуры воздуха; 2 — «хомотермальная» прямая, соответствующая постоянной абсолютной влажности воздуха а=50 г/м3; 3 – прямая, характеризующая влажностные режимы, возникающие в легких человека при вдыхании им сухого (не содержащего влаги) воздуха, в который подмешивается образуемый каменкой водяной пар с температурой 140 0С; 4 – прямая, характеризующая влажностные режимы, возникающие в легких человека при вдыхании им сухого (не содержащего влаги) воздуха, в который подмешивается образуемый каменкой перегретый водяной пар с температурой =350 0С.
На рис.1. изображены все возможные режимы метеообстановки (воздуха с заданной температурой и влажностью), которые могут возникнуть в легких человека при вдыхании им влажного воздуха, содержащего разные количества водяного пара, имеющего разную начальную температуру.
Предполагается, что пар произведен с помощью каменки и имеет температуру нагрева камней, на которых была испарена вода (140 0С – прямая 3 и =350 0С – прямая 4).
Сочетание пар значений «температура — абсолютная влажность воздуха», которые укладываются на кривую 1, характеризуют абсолютно влажный воздух, т.е. воздух, который при заданной температуре не может содержать больше паров воды в газообразном состоянии (φ=100%). Подробнее см. ЗДЕСЬ.
Воздух, характеризуемый парами значений "температура-абсолютная влажность" (Т0С, а г/м3), находящимися слева от кривой 1, не может содержать в себе воду в газообразном состоянии. Вся вода, находящаяся в воздухе в этих условиях (в заданном количестве и при заданной температуре), может находится только в капельножидком состоянии.
И наоборот, вода в воздухе, который характеризуется значениями параметров температуры и влажности, находящимися справа от кривой 1, находится в воздухе исключительно в газообразном состоянии.
На прямой 3 укладываются все возможные существующие пары значений «температура-влажность» воздуха, которые могут возникнуть в легких человека при вдыхании им сухого (без воды) воздуха, в который вводится водяной пар (вода) с начальной температурой 140 0С.
Соответствующая пара значений «температура-влажность», вдыхаемого человеком воздуха, будет образовываться в зависимости от соотношения попадаемых в легкие объемов воздуха и водяного пара.
Как мы видим, прямая 3 пересекает кривую 1 в точках А и Б. Это говорит о том, что если в легких при вдыхании влажного воздуха образуется воздушная смесь, характеризуемая парами значений «температура-влажность» воздуха, находящихся на отрезке прямой С (между точками А и Б), то в этом случае пар в легких обязательно перейдет из газообразного состояния в капельножидкое. И именно в таком состоянии и в виде горячего аэрозоля с температурами от 40 0С до 80 0С осядет на стенках легких. Думаю, ни о какой «легкости» вдыхаемого такого воздуха не приходится говорить. Получить в легких мгновенный конденсат водяных капель с температурой превышающей › 40 0С – удовольствие не из приятных.
Теперь рассмотрим случай, когда в парную поступает перегретый пар с температурой превышающей ≥350 0С (см. Рис.1, прямая 4). Прямая 4 только касается к кривой насыщенного водяного пара (кривая 1) в одной точке, точке А. А эта точка А находится на «хомотермальной» прямой 2 и характеризуется парой значений Т=400С и а=50г/м3. Прямая 4 не пересекает прямую 1 и, следовательно, все возможные пары значений «температура-влажность» воздуха (Т0С, а г/м3), находящиеся как непосредственно на прямой 4, так и под ней (область D, см.Рис.1), не могут привести к образованию во вдыхаемом человеком воздухе аэрозолей воды. Пар будет оставаться во вдохнутом человеком воздухе исключительно в газообразном состоянии.
Другими словами, если такие параметры метеообстановки образуются в легких человека, то в них не произойдет мгновенного перехода воды из газообразного состояния в капельножидкое с образованием аэрозоля соответствующей температуры. Человеку не грозит получить в легких порцию воды с температурой › 40 0С.
Хотя концентрация воды во вдыхаемом человеком воздухе и будет превышать значение 50 г/м3, характерное для «хомотермального» режима, однако образовываться в легких человека водные аэрозоли уже не будут. Влага из воздуха хотя и будет постепенно конденсироваться сначала в носоглотке, а потом и в легких, но происходить это будет постепенно.
Поэтому определенное время нахождения в таких условиях человек может воспринимать приемлемым для себя и считать такие температурно-влажностные условия «легкими».
Можно сказать, что в парной будет присутствовать «легкий пар».
Как уже говорилось ЗДЕСЬ, время переносимости подобных условий может составлять для разных людей от 1 до 8-10 мин.
Из рис.1. также видно, что при температуре воздуха в парной, определяемого по «сухому» термометру, Тс=600С, концентрация воды в воздухе не должна превышать значения а≤120 г/м3, а при температуре воздуха Тс=800С – а≤160 г/м3.
Именно при таких концентрациях пара в воздухе, не превышающих указанные значения при заданных температурах, возможно получение режимов, когда в легких не будет наблюдаться мгновенного образования конденсата в виде водного аэрозоля соответствующей температуры.
Но самое главное что следует иметь в виду — это то, что подобные режимы можно создать в парной только в том случае, если температура генерируемого каменкой водяного пара будет превышать значение Тпар ≥ 3500С. Другими словами, температура камней в каменке должна быть Ткам ≥ 3500С.
Итак, подведем краткие итоги сказанному.
Выводы.
Во-первых. Следует различать понятие «легкий пар» в отношении восприятия данного явления метеообстановки парной кожей человека, в отличии от его восприятия дыхательными путями – носоглоткой, бронхами и легкими.
Во-вторых. Понятие «легкий пар» следует различать для этапа нахождения человека в парной с целью глубинного прогрева и начала обильного потоотделения, от понятия «легкий пар» для этапа парения вениками.
В-третьих. Для этапа прогрева «легкий пар» по отношению к коже человека — это метеообстановка парной, характеризуемая температурами воздуха по «сухому термометру» до Тс=45-600С, по «влажному» термометру Твл=37,5-43,50С, теплосодержанием воздуха I=145-200 кДж/кг, абсолютной влажностью воздуха до максимум а=37-50 г/м3 (относительной влажностью воздуха φ=75-30%).
А вот для дыхательных путей человека в метеопараметры парной с присутствием в ней режима «легкого пара» лучше было бы внести коррективы. Для этого необходимо понизить в парной влажность воздуха, уменьшив (например, путем проветривания парной уличным воздухом) до значений а=17-30 г/м3 (относительная влажность воздуха φ=30-50%). В этом случае, человек прогреваясь в комфортных для себя температурных условиях относительно длительное время (40-60 мин), также имеет возможность легко дышать. Выдыхаемый им насыщенный легкими влагой воздух (а~50 г/м3) имеет возможность испарятся в окружающее пространство парной, постепенно повышая в ней влажность. Однако, одновременно выдыхаемый человеком полностью влагонасыщенный для температуры тела Т=37-380С воздух охлаждает организм, предотвращая его от температурного перегрева. Таким образом, в парной на этапе прогрева складываются отпимально-комфортные для человека условия нахождения.
В-четвертых. Для режима парения вениками понятие «легкий пар» приобретает несколько иной смысл.
Так по отношению к коже человека в режиме «легкого пара» происходит изменение параметров метеообстановки парной до значений температуры воздуха, определенной по «влажному» термометру, до Твл=43-550С, его теплосодержания до значений I=172-350 кДж/кг, абсолютной влажности воздуха до значений а=51-104 г/м3. При этом осаждающийся на человеке конденсат воды приводит к приятным ощущениям легко переносимого жара, а также покалывания и пощипывания кончиков ушей.
Для этапа парения вениками вдыхаемый человеком воздух может восприниматься как «легкий пар» лишь условно и только в том случае, когда при его вдыхании в легких человека не образуются аэрозоли воды с температурой вдыхаемого воздуха.
А для этого необходимо подавать в парную перегретый пар с температурой не ниже 3500С. Объемы же испаряемой при этом на каменке воды не должны в итоге создавать в парной абсолютную влажность воздуха, превышающую а≤100 г/м3. При этом, опять же, каждый волен подбирать для себя абсолютную влажность воздуха в этих условиях индивидуально.
Примечание. Заметим, что при этом, однако, не происходит процесса охлаждения дыхательного тракта за счет испарения выделяемого данным трактом пота.
Вот теперь можно считать законченным краткий экскурс в рассмотрение физики происходящих явлений в атмосфере парной на этапах парения. Теперь можно и продолжить рассмотрение методики ускоренного расчета желаемых параметров метеообстановки парной, чтобы пригласить к себе для парения компаньона под названием «легкий пар».
Но состоится это уже в следующий раз.
Пока «переварите» и осознайте сказанное. 🙂
Рекомендую заглянуть на ЭТУ СТРАНИЧКУ и внимательно знакомиться с тем, что там написано!
Если Вы являетесь страстным поклонником паровой русской бани и желаете ее построить для себя с минимальными затратами своих душевных сил и финансовых затрат, тогда, предлагаемое на указанной СТРАНИЦЕ решение, может оказаться для Вас оптимальным! 🙂
Дерзайте и у Вас обязательно получится!
Гору осилит идущий!
До скорого!
Другие статьи на эту тему:
- Банная «Печь В Кубе» Игоря Васильева. Дайджест. Продолжение
- Банная «Печь В Кубе» Игоря Васильева. Дайджест
- Банные печи с пламенным прогревом каменки. Подведение некоторых итогов по прошествии 5 лет строительства и эксплуатации печей подобного типа
- Банная печь по мотивам «Печи В Кубе» Игоря Васильева
- Банная печь Игоря Васильева. Попытка синтеза. Постскриптум