Теория бань

Возвращаясь к процессу увлажнения воздуха методом поддач, выясним, как влияет масса потолка на характеристики бани. Казалось бы, массивный потолок нагреть очень трудно, и при поддачах он будет не столько нагреваться, сколько увлажняться. Но в то же время ясно, что массивный деревянный потолок для своего увлажнения потребует большого количества пара, и потому процессы нагрева могут оказаться существенными. Введём понятие удельной величины поддач, равной процентному отношению массы испарённой (вылитой на каменку) воды m к массе потолка М. Если весь пар подаётся на потолок и там конденсируется, то удельная величина поддачи равна увеличению относительной влажности древесины потолка Δw(%)=100 m/М. Увеличение температуры потолка (всё равно какого: сухого, сырого, пористого или непористого, лишь бы он имел теплоёмкость древесины) при этом за счёт выделения скрытой теплоты конденсации равно ΔТ=(С_исп/С_р)Δw/100, где С_исп⁼0,63 кВт час/кг — теплота конденсации водяного пара, С_р = 5 10^-4 кВт час/(кг. град.) — теплоёмкость древесины. Таким образом из полученного соотношения ΔТ=12,6 Δw следует поразительный результат: увлажнение древесины потолка паром всего на 4 % приводит к нагреву потолка на 50 °C. Это означает, что при исходной температуре потолка (до поддачи) 60 °C удельная величина поддачи Δw=4 % влечёт за собой подъём температуры потолка до 110 °C и фактическую невозможность дальнейшего увлажнения потолка.

Рис. 60. Динамика изменения относительной влажности древесины потолка \у, температуры потолка Т, абсолютной влажности воздуха внутри (вблизи) древесины потолка с1, относительной влажности воздуха внутри (вблизи) древесины потолка ф в ходе увеличения удельной величины поддачи ш/М, где ш — масса испарённой воды в каменке и поглощённой (сконденсированной) потолком, М — масса потолка. 1 — непористый потолок (металлический, пластиковый, крашеный и т. п.), 2 — потолок деревянный гигроскопический с начальной нулевой влажностью, 3 — потолок деревянный с начальной относительной влажностью 16 %. Исходная температура потолка 0 °C, температура пара 100 °C.

Численный анализ динамики нагрева и увлажнения потолка при поддачах проведём для потолка в абсолютно сухом исходном состоянии w₀=0 при начальной температуре 0 °C. Как и прежде, будем считать, что пар подаётся непосредственно на потолок, причём температуру пара примем равной 100 °C. За базу примем непористый потолок (сплошные линии на рисунке 60), который, естественно, не увлажняется, конденсирует пар с образованием капель росы, падающих на пол. Температура непористого потолка монотонно растёт до 100 °C, а затем остаётся постоянной, поскольку непористый потолок не может нагреваться выше температуры пара (а поступающий пар начинает нагревать стены). Этот случай аналогичен нагреву кастрюли с водой. Относительная влажность воздуха у потолка (крышки кастрюли) равна 100 % постоянно, поскольку на потолке висят капли воды с температурой, равной температуре потолка. Абсолютная влажность воздуха растёт, оставаясь равной плотности насыщенного пара при текущей температуре потолка. Это значит, что воздух у непористого потолка сырой всегда на всех точках сплошных кривых на рисунке 60.