Методика ускоренного расчета желаемых параметров метеообстановки парной русской паровой бани. Продолжение

15 мая

Просмотров: 134

3173dab69a74Итак, 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.

Кривая-плотности-насыщенного-пара_04

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:

 

Теги: , , , , ,

Добавить комментарий

 
 
 

«Банная печь Игоря Кузнецова БИК 41» 
(3-D модель и 3-D порядовки печи в SketchUp)

 Конфиденциальность гарантирована