Приветствую любителей Русской бани и сочувствующих. Начинаю цикл статей, посвященных физике Русской бани. Поскольку, оказалось, что это самый сложный вопрос. И те законы физики, что учили в школе, не можем связать с реальностью. Будем без формул разжевывать зубами ZYBY так, что сможет проглотить самый беззубый старик. Буду краток как выстрел.
Статья первая.
Информация к размышлению.
Агент (в естественных науках) — действующий фактор в каком-либо процессе или явлении. В частности, химический агент — действующее вещество, выполняющее чётко выделенную роль в химическом взаимодействии веществ или их смесей.
Про химию взял, как пример, для Володи Палехи, думаю ему будет приятно.
Разберем, какие Агенты влияния или действующие факторы участвуют в процессе подготовки РБ для применения по назначению.
Этап подготовки РБ.
Для подготовки РБ к парению известно три Агента влияния, которые получаются из энергии дров (газа, электроэнергии):
1. Агент К – Конвекция (физика 8 класс);
2. Агент И – инфракрасное излучение (ИКИ) или лучистое тепло (физика 9 класс);
3. Агент П - Пар, удельная теплота конденсации пара (физика 8 класс).
ЗЫ: Агенты влияния указаны не по фактору важности, а по порядку.
1. Конве́кция (от лат. convectio — принесение, доставка) — явление переноса теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками самого вещества (неважно, вынужденно или самопроизвольно). Существует т. н. естественная конвекция, которая возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения. При такой конвекции, нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают вверх, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и погружаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова.
Для подготовки бани это наименее эффективный Агент влияния.
2. Инфракра́сное излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны[1] λ = 0,74 мкм и частотой 430 ТГц) и микроволновым радиоизлучением (λ ~ 1—2 мм, частота 300 ГГц). Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.
Для подготовки бани это один из главнейших Агентов влияния.
3. Удельная теплота конденсации пара. При достижении жидкостью температуры кипения начинает происходить другой фазовый переход – кипение, при котором расстояния между молекулами значительно увеличиваются, а силы взаимодействия молекул уменьшаются. Вся подводимая к жидкости теплота идет на разрыв связей между молекулами. При конденсации пара в жидкость, наоборот, расстояния между молекулами значительно сокращаются, а силы взаимодействия молекул увеличиваются. Для кипения жидкости энергию к жидкости нужно подводить, при конденсации пара энергия выделяется. Что бы перевести жидкость в пар необходимо затратить энергию. При обратном переходе, согласно закону сохранения, эта энергия выделяется.
Напомню:
Вещество Температура кипения, Удельная теплота парообразования/конденсации
Вода 100 °C 2260 ,кДж/кг
Для подготовки бани это один из главнейших Агентов влияния.
На скорость подготовки РБ влияют все Агента влияния, которые должны применяться совместно.
1. Максимальная площадь поверхности объекта нагрева (печи) для создания максимального съема тепла виде конвекции – прогрев горячим воздухом.
2. Максимально нагретые металлические или иные поверхности объекта нагрева для передачи тепловой энергии виде волн для нагрева элементов бани – прогрев ИК излучением.
3. Максимальное парообразование для обеспечения прогрева элементов РБ путем передачи удельной теплоты конденсации.
ЗЫ: Все эти Агенты влияния необходимы для подготовки РБ, для парения они кардинально меняются.
Этап парения в РБ.
Все выше перечисленные Агенты влияния на этапе парения принимают другие формы и должны иметь новые свойства, приятные человеку.
1. Конвекция должна быть регулируемой. Это значит, что объект нагрева (печь) должна позволять регулировать уровень конвекции от максимального, до полного перекрытия последней. Максимальную конвекцию можно включать для уменьшения влажности и увеличения температуры в помещениях РБ. При парении конвекция враг пара. Она негативно влияет на пирог пара, делая пар неуправляемым. Считается, что в момент парения конвекция должна отсутствовать (быть минимальной). Диапазон температур при этом варьируется от 40 до 60 град.
2. Максимальная ИКИ от объекта нагрева (печи) заменяется на ИКИ комфортного уровня и диапазона: ИКИ массива дерева, ИКИ камня, ИКИ глины печи и печных разделок (окружения). Тепло воспринимается телом человека как комфортное, и, закрыв глаза, нельзя определить направление, откуда идет приятное тепло.
3. Пар становится сухим и комфортным для человека. Температура пара в пироге близка к 100 град. или выше в силу перегретости (зависит от типа печи).
ЗЫ: эффективный переход от этапа активной подготовки РБ к этапу комфортного парения в РБ обеспечивается грамотным конструктивом РБ и конструктивом печи.
Классификация по ZYBY.
Суть классификации по ZYBY состоит в определении преобладания того или иного Агента влияния в той или иной бане. Рассмотрим, какой из агентов влияния доминирует в той или иной бане.
РБ с КП.
Агент К - Первые 2 часа после растопки, отсутствует. Следующие 2 часа - растет от минимального к небольшому. Далее в течение 10-15 часов держится на небольшом уровне влияния. Возможность управления отсутствует.
Агент И - Первые 2 часа после растопки, отсутствует. Следующие 2 часа - растет от минимального к максимальному. Далее в течение 10-15 часов держится на максимальном уровне влияния. Возможность управления отсутствует. Прогревает стены напрямую.
Агент П – при подготовке может отсутствовать, может присутствовать. При некоторых вариантах подготовки непосредственно после протопки, в каменку поддается максимально возможное для целостности ушей количество воды. Таким образом слегка уменьшается температура каменки, но парная быстрее подготавливается.
Вывод: из за отсутствия большой доли Агента К, жесткого Агента И, медленного прогрева кирпича печи и излучения от него, отсутствия технологий прогрева Агентом П – КП медленно готовит парилку (до 8 часов), но по готовности парение в такой парной одно из самых впечатляющих!
РБ с печами с Непрерывной Генерацией Пара (НПГ).
Агент К – весомая доля при подготовке бани, мал во время парения или существует возможность управления.
Агент И – существенная доля при подготовке бани (от голой трубы в парилке), при парении его излучает массив отделки РБ и печи.
Агент П – при подготовке максимален, при парении качественный пар.
Вывод: все Агенты учувствуют в подготовке бани, эффективность подготовки очень высокая, в результате сильно сокращается время готовности – от 1 часа.
Суховоздушная парная с конвективной печью.
Из-за малой теплоемкости печи – печь все время топится.
Агент К – весомая доля при подготовке бани, огромный во время парения и не существует возможность его управления. Получается сильный перегрев парной.
Агент И – существенная доля при подготовке бани (от голой трубы в парилке и самой печи), при парении его сильно излучает печь и труба (при наличии сетки с камнями - засветка Агента И от трубы уменьшается, но сильно увеличивается Агент К), установленные заводские панели-отражатели, они же которые и создают постоянного высокого Агента К. Все время чувствуется источник повышенного тепла в парилке.
Агент П – при подготовке отсутствует, при парении качественный пар получить сложно из-за сильного перегрева парной. В результате высоких температур невозможно создать достаточную влажность
Вывод: два Агента: Агент К и Агент И учавствуют в подготовке бани, сильно перегревая ее, скорость прогрева парной очень высокая, в результате сильно сокращается время готовности – от 1 часа. Но парная сильно перегрета - есть источник высокого Агента И и Агента К, которые сложно поддаются регулированию.
Сообщение изменено: jaddd (27 Июль 2016 - 17:15 )
