Печное оборудование

Понятие "качества" пара

По физическому определению пар – это газообразное состояние вещества. Существуют состояния сухого насыщенного пара (при котором вещество находится исключительно в газообразном состоянии) и влажного насыщенного пара (двухфазное состояние вещества – смесь кипящей жидкости и сухого насыщенного пара). Количество сухого насыщенного пара в 1 кг влажного насыщенного пара называется сухостью пара.

В бытовом представлении паром мы называем трехфазную смесь воздуха, воды в газообразной фазе и воды в жидкой фазе (микрокапель). Под введенным нами понятием "качества" пара мы понимаем комплексное свойство, зависящее от двух составляющих. Первое – определяется соотношением газообразной и жидкой фазы воды в этой смеси (фактически, сухостью пара): чем больше в смеси газа и меньше жидкости, тем пар "качественнее". Второе зависит от размеров микрокапель воды, присутствующих в воздухе: чем они меньше, тем лучше. "Качественный" пар – легкий, прозрачный, "сухой". Вдыхая его, мы не ощущаем душную тяжесть.

По своим физическим свойствам водяной пар обладает ограниченной растворимостью в воздухе. Параллельно с процессом испарения в рассматриваемой нами среде (паре) постоянно протекает и противоположный – конденсация. Между ними устанавливается динамическое равновесие в соотношениях, зависящих от степени растворимости пара в воздухе, которая, в свою очередь, зависит от температуры смеси. Чем она выше, тем выше предел растворимости. Для снижения скорости конденсации необходимо уменьшить размеры капелек воды, присутствующих в воздухе, добиться более равномерного перемешивания водяного пара с воздухом для предотвращения образования уплотнений, могущих стать центрами конденсации – центрами зарождения новых капель. Если пренебречь этим требованием, в воздухе создаются условия для роста существующих и появления новых микрокапель воды. Скорость конденсации возрастает, и содержание газообразной воды в смеси быстро падает. Тем самым резко снижается и "качество" пара. Появляется всем известный туман.

Может показаться, что процессы конденсации, да и вообще присутствие воды в жидкой фазе, должны быть свойственны только насыщенному и перенасыщенному пару (относительная влажность 100 % и более). Откуда же они возникают в парной, где влажность не превышает 65 %? Дело в том, что в реальных условиях при кипении воды, с ее поверхности отрываются не только отдельные молекулы, но и небольшие капли. Если температура воздуха над испаряющей поверхностью превышает температуру кипения, микрокапельки в свою очередь также испаряются. Скорость их испарения зависит от температуры. Поэтому для их полного испарения и, как следствие, получения сухого пара необходима температура существено выше температуры кипения. Если же температура недостаточно высока (как, например, над кипящим котлом), капли уже не успевают превратиться в пар, и становятся центрами конденсации. Вот почему испаряющая поверхность парогенератора банной печи должна быть максимально разогрета. Кроме того, высокая температура смеси интенсифицирует процессы перемешивания молекул воды и воздуха (диффузии), предотвращая появление новых центров конденсации.

Влияние "качества" пара на человека

Отвлечемся от физики процесса и обратимся к вопросу влияния "качества" пара на человека. Получение "качественного" пара довольно сложная задача для банного оборудования. Почему мы придаем этому вопросу такое значение?

Казалось бы, получить параметры режима русской бани можно у себя дома в ванной. Если нагреть воздух обогревателем и испарять воду из чайника, термометр и гигрометр покажут те же самые значения температуры и влажности – 65 °С и 65 %, но это будет просто формальность. В таких условиях не то что париться с удовольствием, вообще находиться трудно, и, к тому же, вредно. Все дело тут в паре. Обеспечивая влажность простым испарением воды, мы получаем влажный, тяжелый низкотемпературный пар. Молекулы воды перемешаны с каплями, и при дыхании микроскопические капельки осаждаются в легких, вызывая ожоги. По сути дела, печи с открытыми камнями и печи с испарительными баками, способны создать только такой тяжелый микроклимат в парной.

К сожалению, повальное большинство производителей банных печей игнорирует проблему получения "качественного" пара. Как правило, они сосредотачивают свое внимание на обеспечении нужной температуры в парной, скорости нагрева, а задачу образования пара решают при помощи кипячения воды в баках и литья воды на открытые камни. Конечно, это удешевляет конструкцию, но следствием такого подхода является печальный факт, что большинство обладателей подобных печей не имеют понятия о настоящей русской бане. И, парясь в таких условиях, вместо пользы наносят вред своему организму.

Как уже говорилось ранее, открытые камни (а тем более воду в баке) нельзя считать сильно разогретой поверхностью с точки зрения качественного парообразования. Максимум 200-250 °С – выше нельзя, иначе открытые камни перегреют воздух в парной. Ожог от исходящего от них инфракрасного излучения получить легко, а вот сухой легкий пар – принципиально невозможно. Для этого испаряющая поверхность (т.е. каменка) должна быть горячее, более 300 °С. Но это доступно только в печах с закрытым расположением камней.

Получение "качественного" пара мы считаем одной из важнейших задач в русской бане, поэтому все банные печи предприятия "Теклар" имеют конструкции парогенераторов, в которых испаряющими поверхностями служат камни, разогретые до высоких температур, расположенные закрытым способом.