Русская баня перегретый пар

Лёгкий или тяжелый пар в бане: от чего это зависит

Традиционное пожелание «С лёгким паром!» известно всем. Но и всем же любителям русской бани известно, что пар не всегда бывает лёгким. А «тяжёлый» пар в бане не в радость.

Лёгкий пар и тяжелый пар – как их различить

Лёгкий пар – сухой. Парадоксально? Казалось бы, да. Ведь пар в бане образуется из воды, попадающей на раскаленные камни. Однако частицы воды, составляющие пар, бывают разные.

Тяжелый или сырой пар – это конденсат, то есть капельки воды. Вода прекрасно проводит тепло, поэтому сырой пар обжигает и тело, и легкие. В такой бане тяжело дышится, усиливается нагрузка на сосуды и сердце, а тело мгновенно покрывается потом. Это быстро вызывает обезвоживание организма и слабость. Сырой пар, кстати, не помеха мытью. Но именно мытью, и температура в такой бане не должна превышать 40°C, то есть это не парилка. А при более высоких температурах тяжелый пар не только вреден, но и может быть опасен.

Легкий или сухой пар – это, по сути, тоже вода, но находящаяся в газообразном состоянии, то есть в виде мельчайших частиц, а не капелек. Такой пар еще называют мелкодисперсным. В отличие от тяжелого, он не затрудняет дыхания и не обжигает даже при довольно высокой температуре. Так, в сауне температуру выше 80° можно выдерживать именно благодаря лёгкому, сухому пару и низкой влажности.

От чего зависит «вес» пара

Будет ли в вашей бане лёгкий пар, зависит от многих факторов. В технические детали, а так же в проблему установки парообразователя углубляться не буду. Главное, что определяет «вес» пара в бане – это температура в парной, прогрев камней и качество воды.

Температура в парной

Этот фактор зависит и от качества печки, и от топлива, и от старания того, кто топит баню. Если температура ниже 40°, то пар не будет лёгким, потому что частицы воды в нем не успеют прогреться до газообразного состояния. Они остынут сразу же, как пар поднимется с разогретых камней, и превратятся в конденсат. Значит, в бане будет тяжелый, сырой пар – взвесь капелек воды.

Оптимальной температурой в русской бане считается 50-60 градусов, но некоторые любят и погорячее, прогревая парную даже до 80 градусов. Но если сырой пар при низкой температуре просто не всем приятен, то при высоких температурах он опасен для здоровья. Значит, нужно обратить внимание на два других фактора.

Разогрев камней

Пожалуй, это самый важный фактор парообразования в русской бане. Для лёгкого пара камни должны быть прогреты до температуры не менее 500-600 градусов, а лучше — больше. Как это узнать, ведь не будешь же совать в каменку градусник? Да и где такой градусник взять?

Узнать степень прогрева камней можно по их цвету. До температуры 400° окраска камней не меняется, а затем в них появляются оттенки красного: от коричнево-красного при температуре 600° до ярко-алого при 800°. Когда нагрев камней превышает 900°, они начинают белеть. «Раскаленный до бела» – это выражение, думаю, все знают.

Конечно, камни разных сортов нагреваются по-разному, но различие температуры прогрева незначительные, и их можно не учитывать.

Качество воды

Вода, которая используется в парной должна быть чистой, без химических примесей, хотя натуральные добавки, типа эфирных масел или специальных запарок, вполне допускаются. Насыщая пар целебными веществами, они делают его более полезным для здоровья. Но слишком усердствовать тоже не стоит, так как любые твердые частицы в воде – это основание для образования конденсата.

Поддавая на каменку для парообразования, нужно учитывать температуру воды. Лучше брать горячую воду (50°-60°), но не кипяток, так как он быстро испаряется с раскаленных камней, и пара почти не остается в бане. Поэтому, вместо того чтобы наслаждаться парилкой и расслабляться, придется постоянно поддавать.

Холодная вода совсем не годится для этого. Именно она часто становится причиной тяжелого, сырого пара, потому что такая вода не успевает прогреться до газообразного, мелкодисперсного состояния. К тому же от разницы температур камни будут трескаться.

Для улучшения качества пара также полезно использовать в парной различные ароматные целебные травы и специальные соляные брикеты . О них можно прочитать в других статьях.

Возможно, вас заинтересуют еще и такие статьи:

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/id/5af75bf4c71a92b2a858abac/legkii-ili-tiajelyi-par-v-bane-ot-chego-eto-zavisit-5f8c1790a70d4515e7b591d6

Строим русскую баню по уму

Что такое — «легкий пар» и как его получить в парной русской бани?

Просмотров: 6 131

По поводу понятия «легкий пар», а также способов создания в парной соответствующих ему метеорежимов, в среде любителей бани давно и упорно точатся споры. В настоящей статье мы лишь вскользь коснемся некоторых из существующих подходов в данном вопросе, заслуживающих, с моей точки зрения, внимания. Понятие «легкого пара» будет рассмотрено с позиций «легкости» его восприятия органами дыхания и кожей человека во время приема банных процедур. Чувственному восприятию человеком климатической обстановки парной мы постараемся поставить в соответствие абсолютные величины температуры, влажности и теплосодержания воздуха, которые будут соответствовать режимам «легкого пара».

Итак, начнем.

Перед тем как дать определение «легкого пара», широко распространенного среди любителей русской бани, давайте сначала определимся с самим понятием «пар» его видами, а также с понятиями «сухого» и «влажного» воздуха.

Процесс превращения вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием. Пар – это вода Н₂О, находящаяся в газообразном состоянии.

Образование пара из одноименной жидкости происходит посредством испарения и кипения. Между данными процессами существует принципиальное различие. Испарение жидкости происходит лишь с открытой поверхности. Отдельные молекулы, имеющие большую скорость, преодолевают притяжение соседних молекул и вылетают в окружающее пространство. Интенсивность испарения возрастает с увеличением температуры жидкости. Сущность кипения состоит в том, что генерация пара происходит в основном в объеме самой жидкости за счет испарения ее внутрь пузырьков пара. Переход вещества из газообразного состояния в жидкое называется конденсацией.

Различают следующие состояния водяного пара:

• сухой насыщенный пар;
• перегретый пар;
• влажный пар.

Водяной пар, находящийся в динамическом равновесии с водой в жидком состоянии, называется насыщенным паром. При динамическом равновесии количество вылетающих из находящейся в жидкой фазе воды молекул в окружающую среду равно количеству молекул обратно влетающих из этой среды в воду.

Сухой насыщенный пар – пар, не содержащий воды в виде жидкости и имеющий температуру кипения Т_н при данном давлении P_п. Индекс “н” при температуре обозначает насыщение (или кипение). Индекс “п” при давлении обозначает давление насыщенного водяного пара.

Перегретый пар – пар, температура которого превышает температуру испарения (кипения, насыщения) (Т>Т_н) при данном давлении Р.

Влажный пар – насыщенный пар, содержащий в себе воду в виде взвешенных мелкодисперсных частиц (аэрозоля или тумана).

Сухим воздухом называется воздух, не содержащий водяных паров. Напомним, что воздух по объему состоит из: азота N

0,9%, углекислого газа CO₂

0,03%, неона Ne, метана CH₄, гелия He, криптона Kr, водорода Н₂ и ксенона Xe суммарно плотности насыщенного пара d=d_н=d₀ кг/м³ от температуры воздуха T,ºC. На этом же рисунке пунктирной кривой изображена зависимость давления насыщенного водяного пара р=р_н=р₀ атм (Па) от температуры воздуха T,ºC.

Рис.1

На рис. 1 точкой на сплошной кривой отмечено максимальное количество водяных паров, которое еще может быть удержано в газообразном состоянии 1м³ воздуха при температуре 40ºС (условная температура, близкая к температуре человеческого тела). Эта величина равна 0,05 кг/м³ или 50 г/м³.

Вообще то, количество водяных паров, которое находится в 1 м³ воздуха при заданной температуре (максимальная плотность пара или абсолютная влажность d), может быть определено по формуле:

d= р _п *1000/(R _п * (273+Т)), кг/м³ (1)

где р _п – парциальное давление водяного пара, Па; R _п = 461,52 – газовая постоянная водяного пара, Дж/(кг*К); Т – температура,ºС.

Парциальное давление водяного пара р _п изменяется с изменением температуры. Причем для каждого значения температуры Т существует максимально возможное значение давления водяного пара р=р_н=р₀, которое получило название давления насыщенного водяного пара.

Величины р _п и р_н связаны между собой зависимостью:

р _п = φ * р_н, (2)

где φ – относительная влажность воздуха, %.

Значения парциального давления насыщенного водяного пара р_н в зависимости от температуры являются табличными данными, но могут быть и рассчитаны по формуле:

р_н = exp ((16,57T-115,2)/(233,77-0,997T)), кПа (3)

где Т – температура,ºС.

Температура Т=Т_р=40ºС является точкой росы для воздуха, содержащего 50 г паров воды в каждом своем кубическом метре. Другими словами, воздух, содержащий это количество паров воды при этой температуре, становится насыщенным. При этой температуре разрозненные молекулы воды начинают объединяться в капли. Невидимый глазу пар становится видимым сначала в виде тумана (аэрозолей с размером капель воды до 100 мкм), а затем и в виде росы (капель воды более крупного размера).

По сути, зависимость d₀=f (T) представляет собой зависимость точек росы воздуха для различных концентраций водяного пара. Вспомним, что точкой росы называется температура Т_рºС, при которой выпадает конденсат из воздуха заданной влажности d₀ г/м³.

В области значений (d,T), находящейся слева от кривой d₀=f (T), вода может находиться в воздухе только в жидком каплеобразном состоянии, а влажный воздух является пересыщенным . В области значений (d,T), находящейся справа от кривой d₀=f (T), вода находится в воздухе в газообразном состоянии, а влажный воздух является ненасыщенным . Влажный воздух, характеризуемый значениями (d,T), находящимися на кривой d₀=f (T), является насыщенным .

Значения максимальных концентраций газообразных паров воды в воздухе d₀ для различных температур Т (зависимость d₀=f (T), см.Рис.1) приведены в табл.1.

Таблица 1

Температура воздуха Т, ºС	0	20	30	37	40	45	50	55	60	65	70	75	80	90	100
Плотность насыщенного пара d0, г/м³	4,9	17,3	30,4	43,9	51,2	65,4	82,8	104,0	129,5	160,1	196,4	239,3	289,7	417,3	588,5

Приступим к рассмотрению понятия «легкого пара».

Вдыхаемый влажный воздух заданной температуры, содержащий некоторое количество водяного пара, может по-разному восприниматься человеком. В одном случае дышится легко и хочется вдыхать воздух полной грудью. В другом случае вдыхаемый воздух вызывает раздражение дыхательных путей (носоглотку, трахеи, бронхи) и заставляет делать вдохи неглубокими. В одном случае влажный воздух сушит и обжигает кожные покровы человека, а в другом случае человек чувствует влажное мягкое обволакивающее тепло.

Испаряя на каменке воду, мы переводим ее в газообразное состояние и повышаем не только влажность, а также температуру и теплосодержание воздуха в парной. Таким образом, состояние влажного воздуха в парной характеризуется тремя термодинамическими параметрами: температурой Т (ºС), влажностью d (г/м³) и теплосодержанием I (кДж/м³).

Под теплосодержанием (энтальпией) влажного воздуха будем понимать количество тепловой энергии, содержащейся в 1м³ объема воздушного пространства парной.

Процесс принятия банных процедур в русской бане слагается из двух основных этапов: этапа глубокого прогрева человеком своего организма до начала обильного потения и этапа парения .

В процессе прогрева человека в определенный момент времени включается механизм биологического внутреннего термостатирования. Данный механизм не позволяет перегреваться внутренним органам человека и поддерживает их температуру на требуемом уровне.

Действие этого биологически заложенного в каждом из нас механизма проявляется в виде потоотделения.

Для испарения пота во внешнюю среду организму требуется затрата определенного количества энергии. И эту энергию организм черпает из того дополнительного тепла, которое он потребил из внешней среды, находясь в ней (например, пребывая в парной).

В процессе парения человек очищает свое тело за счет мытья в горячем конденсате водяных паров, которые осаждаются на его коже при переходе находящегося в воздухе перегретого водяного пара сначала в состояние насыщения, а потом и в жидкую фазу.

И на каждом из этих этапов человек стремится создать для себя такие условия, которые были бы для него наиболее комфортными.

Возникает вопрос: «Так какой же пар считать при этом «легким»»?

Для того чтобы ответить на этот вопрос внесем ясность в то, что мы будем понимать под «легкостью» пара.

Под «легкостью» пара для дыхательных путей человека мы будем понимать такую его концентрацию в воздухе при заданной температуре, при которой вдыхаемый воздух не будет их раздражать, обжигать, пересушивать, либо, наоборот, вызывать образование в них водяного конденсата. К слову, конденсация паров воды в легких вызываеть у человека состояние удушья, что воспринимается им как нехватка кислорода. При вдыхании «легкого пара» человек чувствует лишь мягкий комфортный прогрев носоглотки и легких.

Носоглотка человека всегда находится во влажном состоянии. Выдыхаемый человеком из легких воздух полностью влагонасыщен d=d₀ и содержит концентрацию водяных паров около 50 г/м³, что соответствует плотности насыщенного пара d₀ при температуре Т=40ºС (

температура внутренних органов человека).

При вдыхании влажного воздуха с температурой не ниже Т≥40ºС и содержащего водяные пары в концентрации меньше 50 г/м³ , в носоглотке не будет происходить процесса конденсации этих паров . Пар в этих условиях является перегретым ненасыщенным. Носоглотка и трахеи будут охлаждаться, так как их слизистая оболочка будет испарять влагу, повышая концентрацию водяных паров в воздухе, находящемся в легких. А как известно, повторюсь опять, процесс испарения влаги сопровождается затратами тепла и неизбежным последующим охлаждением испаряющих поверхностей. Вдыхаемый воздух будет восприниматься как свежий. Дышаться будет легко.

При вдыхании влажного воздуха с температурой порядка Т∼40ºС и с концентрацией водяных паров ∼50 г/м³ воздух будет восприниматься как «влажный» . Он не будет ни нагревать, ни охлаждать, ни раздражать дыхательные пути из-за выделения конденсата и будет восприниматься некоторое время как «легкий» . Но со временем, у нагревающегося человека включится в работу механизм термостатирования состояния внутренних органов. Для недопущения перегрева организма начнется процесс потоотделения. Причем процесс потоотделения начнется не только через кожные покровы, но и через легкие. В этих условиях вдыхаемый воздух с температурой Т≥40ºС и имеющей абсолютную влажность около 50г/м³ не сможет дополнительно вобрать в себя выделяемый легкими пот. Альвеолы легких заполнятся потом. Поступление кислорода в кровь из воздуха сократится. Вдыхаемый влажный воздух со временем начнет восприниматься как «душный» (с недостатком кислорода).

А вот вдыхаемый влажный воздух с температурами выше Т>40ºС и с концентрациями водяного пара более d>50 г/м³ в одних случаях может восприниматься как «легкий», который можно вдыхать без особого раздражения органов дыхания, а в других случаях вдыхаемый воздух будет их сильно раздражать и обжигать. В этих случаях такой воздух, условно, можно назвать «тяжелым» паром.

Само собой разумеется, что при концентрации паров воды во вдыхаемом воздухе превышающих значение 50 г/м³ всегда (чуть раньше, чуть позже) будет наблюдаться их конденсация в дыхательных путях человека. В этих случаях даже «легкий» пар со временем будет приводить к перегреву легких и начнет восприниматься как «тяжелый». К тому же при вдыхании такого воздуха при определенных условиях в легких может наблюдаться конденсация паров воды в виде аэрозоля (мельчайших капелек воды).

И здесь для получения количественных оценок параметров паровоздушной атмосферы парной нам необходимо будет обратиться к комплексному учету всех трех ранее упомянутых ее параметров — температуры, влажности и теплосодержания воздуха.

«Легкость» переносимости влажного воздуха (пара) кожей человека («легкий пар» по отношению к коже), также будет определяться комплексом этих параметров.

Наша задача определиться с областями значений этих параметров, дающих ощущение комфорта и «легкости» находящемуся в парной человеку.

Впервые на важность учета в процессе получения «легкого пара» такого параметра как теплосодержания (энтальпии) влажного воздуха I, кДж/м³ и его воздействия на человека обратил внимание Виктор Валентинович Маслов – известный своей разработкой так называемой «Русской Бани Маслова».

В серии статей , посвященных «легкому пару», он попытался определиться с областью значений параметров Т, d и I, характерных для режимов «легкого пара» в парной русской бани. Только в своих расчетах автор предложил пользоваться не значением теплосодержания воздуха I, а прямо пропорциональным ему значением теплового воздействия этого нагретого влажного воздуха на человека в бане J, имеющего размерность кДж/м³. Другими словами, параметр J в интерпретации В.В.Маслова выражал количество тепла, находящегося в 1 м³ влажного воздуха парной.

Напомним, что теплосодержанием (энтальпией) влажного воздуха I называется количество тепла, которое содержится в объеме влажного воздуха, сухая часть которого (не содержащая паров воды) весит 1 кг. Иначе говоря, это количество теплоты, которое необходимо для нагревания от нуля до данной температуры такого количества воздуха, сухая часть которого равна 1 кг.

Однако по ряду причин эта работа не была доведена до своего логического завершения.

В.В.Маслов разработал диаграмму «Режимы русской бани» (см.Рис.2), на которой попытался отобразить область значений параметров Т, d и J, характерных для режимов предварительного прогрева и режима пропарки вениками в процессе принятия банных процедур в классической паровой русской бане.

Но увязки обозначенных на диаграмме областей значений параметров Т, d и J с понятием «легкого пара» не было сделано, вывода, что же такое «легкий» и «тяжелый» пар, не прозвучало, и область параметров Т, d и J, соответствующая режимам «легкого пара», в конечном итоге, не была определена.

Рис.2

Попробуем восполнить эти «пробелы». Но сначала для облегчения понимания сути данной проблемы разберемся с тем, что же показывает данная диаграмма.

Взглянем на Рис.2.

Здесь показаны зависимости относительной влажности воздуха φ,% от его температуры tºС при различных значениях абсолютной влажности воздуха (которая в данном случае обозначена буквой а, г/м³) и уровня теплового воздействия этого воздуха на человека J,кДж/м³.

Кривые, у которых стоят числа 10,30,50,65,80 и 100 г/м³, изображают зависимости φ=f (t) при соответствующих постоянных значениях абсолютной влажности воздуха а=const, г/м³.

Кривая φ=f (t) при а=50 г/м³, выделенная голубым цветом, является «хомотермальной кривой». Понятие «хомотермальной кривой» было введено в оборот Ю.М.Хошевым. Ее физический смысл ранее уже рассматривался нами в статье «Какая она – русская баня?» Часть 3 .

Кривые, у которых стоят числа 8,24,48,80,130,200,350 кДж/м³ изображают зависимости относительной влажности воздуха от его температуры φ=f (t) при соответствующих значениях уровня теплового воздействия влажного воздуха на человека при J=const, кДж/м³.

Точкой отсчета теплового воздействия влажного воздуха на человека в бане автором была взята температура тела человека, равная 37ºС. Максимально возможная абсолютная влажность воздуха при этой температуре составляет 43,9 г/м³ (см.Табл.1 выше).

Числа 40, 42, 45, 50, 54 сверху Диаграммы обозначают точки росы t_р,ºС для влажного воздуха с абсолютной влажностью а, равной 50, 55, 65, 80, 100 г/м³, соответственно.

Из Диаграммы видно, что при какой-либо заданной температуре (например, t=53ºС=const) величина теплового воздействия на человека зависит от величины абсолютного количества водяных паров, находящихся в воздухе. Для нашего примера воздух с абсолютной влажностью а=50г/м³ будет оказывать на человека тепловое воздействие в размере 48 кДж. Но, испарив в кубометре воздуха дополнительно 30 г воды (а=80 г/м³), мы получим тепловое воздействие уже в размере 150 кДж.

Или же, задаваясь каким-либо значением параметров t,ºС, φ,%, и нанеся их на Диаграмму, можно определить соответствующие им значения параметров а,г/м³ и J,кДж/м³.

Что нам дают изолинии J=const, кДж/м³ в сетке координат φ=f (t). Изолинии J=const, кДж/м³, названные В.Масловым изожарами, показывают, что одно и то же тепловое воздействие нагретого влажного воздуха на человека можно получить при разной температуре этого воздуха. Но получаемые ощущения будут различными. И зависеть они будут от количества содержащейся в воздухе влаги.

Так, условно, передвигаясь вдоль какой-либо изожары (например, J=80, кДж/м³), человек будет испытывать одинаковый уровень теплового воздействия на свою кожу и при t=83ºC и при t=45ºC. Только в одном из этих случаев это будет суховоздушная сауна, а в другом случае — влажная парилка с относительной влажностью воздуха φ=100% (хаммам).

В одном случае человек будет вдыхать полностью насыщенный парами воды воздух. Концентрация газообразной воды в воздухе при этом будет составлять величину порядка 65 г/м³. Носоглотка будет увлажняться, с образованием конденсата в дыхательном тракте. На коже будет осаждаться конденсат воды с температурой 45ºC. Человек будет воспринимать этот уровень тепла, как будто его опустили в ванну с водой, нагретой до 45ºC.

В другом случае воздух будет сухой (φ=10%, t=83ºC) и будет сушить носоглотку. Кожа также будет оставаться сухой. Хотя выделяемый организмом пот и будет продолжать выделяться, но видим не будет за счет очень быстрого своего испарения. Конденсат же паров воды из воздуха осаждаться на кожу не будет. Абсолютная влажность воздуха в этом случае будет составлять величину порядка 30 г/м³.

Каждый любитель бани может самостоятельно проанализировать какие режимы ему ближе и комфортнее. Мы же постараемся определиться с режимами классической русской паровой бани и увязать их с понятием «легкого пара».

Как уже отмечалось, метеообстановка в бане определяется значениями трех термодинамических параметров: температуры tºC, влажности d (или а),г/м³ и теплосодержания I,кДж/кг воздуха. Лучистую и конвективную составляющие теплопереноса пока не будем учитывать.

В нижеприведенной рассчитанной мною таблице 2 приводятся значения теплосодержания влажного воздуха I,кДж/кг в зависимости от его температуры Тс,ºC и абсолютной влажности а,г/м³. Причем в соответствие данным величинам теплосодержания воздуха для данной температуры, определяемой по «сухому» термометру, поставлены показания температуры «влажного» термометра Твл,ºC и соответствующая относительная влажность воздуха φ,%.

Таблица 2

Показания «сухого» термометра Тс,ºС

Источник статьи: http://inforusbani.ru/voprosy-teorii/chto-za-zver-takoj-legkij-par-i-kak-ego-zapoluchit-v-parnoj-russkoj-bani-3.html