Как "приколотить" пирог пара

https://www.forumhouse.ru/posts/6875028/

Явление интересное. Захотелось обсудить. Почитать мнения специалистов.
Описания устойчивых во времени пирогов пара (типа "приколоченных", "долгоиграющих") неоднократно встречались на банных форумах.
Противоположные описания быстрого разрушения пирога (за счет хорошей растворимости перегретого пара) публиковались еще чаще.
Поскольку, НикБ подчеркнул визуальную видимость приколоченного пирога и получение его именно при больших поддачах (то есть, при больших количествах не очень сильно перегретого пара), то можно было бы предположить, что в основе явления приколоченного пирога лежит процесс конденсации водяного пара с выделением тепла (и подвсплыванием охлаждающегося пирога).
В этой теме предлагается углубиться в физическую суть пирогов с уточнением реально наблюдаемых эффектов.
Не исключено, что это позволит расширенно подойти и к явлению "легкого пара" в размытых пирогах ("облаках").
В основу анализа положена модель "пара из чайника" https://www.forumhouse.ru/threads/143671/

 

Над чайником, кипящем на кухне, мы видим клубы пара, образующиеся при объемной конденсации "охлаждающегося" пара.
При конденсации (образовании тумана) выделяется скрытая теплота конденсации, которая нагревает "клубы пара".
Затем эти "нагретые" клубы "охлажденного" пара почему-то исчезают (растворяются).
То есть, туман испаряется. А клубы пара вновь охлаждаются?
Объяснить это просто неким гипотетическим "охлаждением" струи пара невозможно.

На самом же деле, никакого "охлаждения пара" нет - горячий пар просто смешивается с холодным воздухом кухни.
Причем адиабатически. Никакого тепла при этом не подводится и не отводится. Ничего "не охлаждается".
Образуются паровоздушные смеси ПВС (парогазы) с переменными концентрациями и температурами.
И в одних ПВС конденсация становится возможной, а в других нет.

*Например, если носик чайника подогреть, то подобная "АКВА" даст невидимый начальный участок струи пара.
А если пар в чайнике сильно перегреть (или воздух на кухне сильно нагреть), то клубы пара вообще не образуются.
Эти случаи "банных кондиционеров" с нагревом пара или воздуха рассмотрены
https://www.forumhouse.ru/threads/491983/

 

Процесс образования ПВС (при смешении двух разных ПВС, в том числе и при смешении пара с чистым воздухом) можно наглядно проследить с помощью банной диаграммы
https://www.forumhouse.ru/threads/143671/
Если в чистый пар (100%-ный и 100-градусный) в метеоточке 1 вводить воздух с метеоточкой 0, то в получаемых ПВС пар оказывается в пересыщенном состоянии - конденсируется в туман А, который нагревается за счет теплоты конденсации и переходит в насыщенный пар Б. То есть при смешении у нас получается как-бы "подогрев" ПВС за счет конденсации "в клубы пара".
Если же ввести воздуха очень много, то вблизи метеоточки 0 туман не наблюдается (то есть по виду он как-бы рассеивается, а на деле просто испаряется с охлаждением ПВС). Это объясняет картинку с клубами пара из чайника.
Если же носик чайника подогрет, а пар немного перегрет, то имеет место прямая 2 - 0, которая имеет вверху зону невидимого пара, затем видимого, а потом вновь невидимого.
Если же пар сильно перегрет, то никаких клубов пара образоваться не может.
Но и "подогревов" ПВС никаких нет.

 

Теперь рассмотрим упрощенный случай парового пирога - сверху слой пара 100град, снизу слой воздуха 20град.
Пусть эти слои "сами по себе" (диффузиями или взвихриваниями) начинают перемешиваться.
Ступенчатый график температуры (сплошной слева) сменяется покатым, температура сверху понижается, внизу повышается.
Если бы не было конденсации (тумана, клубов пара, дымки), то на графике получалась бы пунктирная кривая.
А при конденсации получилась бы штрихпунктирная с повышенной температурой (что препятствует опусканию пирога).
И кроме того, видно, что конденсация делает пирог с более выраженной горячей зоной (более резким и более осязаемым при "прощупывании").

А если бы пирог состоял бы из сильно перегретого пара с Т более 100, то он бы более легко "расплывался" бы ("легко "растворялся" по терминологии профпарильщиков).

То есть, есть мнение, что "приколоченный пирог" - это пирог с насыщенным паром.
И такой инструмент предназначен для жесткого шпаркого парения.

И при атмосферном давлении его температура не может превышать 100град.
Более того, при температурах воздуха более 70-80, приколоченный (устойчивый) пирог невозможен из-за невозможности конденсации.

Примечания:
*Всё это легко распространить на случаи пирогов с ПВС произвольного состава (с насыщенным или перегретым паром).
*Надо бы дать четкое определение "пирогу". А то Разоренов называл его просто паром. Я называл паровым слоем и паровой зоной. В саунах называют "градиентом". Когда пирог становится "облаком" (кондиционным, конденсационным или каким?)?
*Для этой темы, слой пара по технологии Куценко является не пирогом, а "запрудой" в непрерывном потоке пара.

 

"Приколоченный" пирог - это вопрос устойчивости парового пирога, уже поднимавшийся на форумах.
https://www.forumhouse.ru/posts/15338842/
Отмечалось также возможность появления дымки в бане (правда, не установленной природы).
https://www.forumhouse.ru/posts/6756289/
https://www.forumhouse.ru/posts/15328455/
https://www.forumhouse.ru/posts/15365836/
Многократно отмечалась также высокая "растворимость" перегретого пара в воздухе.

Но может ли насыщенный пар переходить в перегретый без внешнего нагрева в пироге?
Оказывается может. Перегретый пар (в составе ПВС) в красной метеоточке может быть получен нагревом (перегревом) насыщенного пара в зеленой метеоточке или разбавлением воздухом насыщенного пара в синей метеоточке. Это объясняется тем, что перегретый пар - это одновременно и ненасыщенный пар.

* Терминология. ПВС - это смесь водяного пара с воздухом.
При этом парциальное давление насыщенного водяного пара зависит только от температуры.
А воздух просто "балласт", добавляющий свое парциальное давление так, чтобы общее давление ПВС стало равно атмосферному.
Пар в ПВС может быть насыщенным, перегретым (ненасыщенным), перенасыщенным...

 

Как может пар из каменки разбавляться воздухом?
Во-первых, по пути наверх к потолку.
Во-вторых, при всплытии горячего конвективного воздуха в сам пирог (с отжатием пара от потолка).

Воздух, полностью насыщенный водяными парами, очень легкий.
А чистый пар 100%/100град легче воздуха при 300град.
Так что возможность разрушения пирога насыщенного пара свободной конвекцией от печки (даже металлической буржуйки) - вопрос неоднозначный. Без механического перемешивания маловероятный.

 

Можно ли получить пирог насыщенного пара, выпуская из каменки перегретый пар 3?
Нет. Путем смешения пара с воздухом по прямой 3 - 0 получить насыщенный пар пирога невозможно.
Даже, если в бане получаемые ПВС всплывают вверх, все метеоточки (даже в пироге) будут расположены на прямой 3 - 0.

Чтобы получить насыщенный пар, надо исходный пар (или ПВС, полученные при смешении) охладить, например, путем отбора тепла потолком или стенами (по зеленым стрелкам).
Значит, потолок должен быть холодным, чтобы обеспечить теплоотбор.

Охлаждение по зеленым стрелкам - это охлаждение горячего пара (или ПВС) вместе с горячими ограждающими стенками (пусть даже гипотетическими). Конденсация не происходит.
Но если горячий пар (или ПВС) приводится в контакт с холодной стенкой, то конденсация происходит.
И нагрев стенки (или потолка) сопровождается конденсацией (с осушением ПВС, то есть не по зеленой стрелке).

 

Какая же влажность достигается при для деревянного потолка ("идеально гигроскопического")?
В соответствии с кривыми равновесной влажности древесины, наличие у потолка насыщенного пара (при 100%/100град) обеспечивается очень высокой влажностью древесины более 20%.
Это также обеспечивает "долгоиграющее" действие прибитого насыщенного пирога.
Может ли дать такие режимы ПАРАВОЗ в липовой парилке?
https://www.forumhouse.ru/posts/6875028/
=
*Извините за массу справочных графиков.
Все эти данные я собрал "до кучи" для обсуждений конкретных конструкций в личках.
Может быть, кому-то они пригодятся хотя бы для того, чтобы понять, насколько сложны процессы, описываемые порой простой житейской формулой "набросай и парься".

 

Теперь отложим умственные изыскания. И попытаемся пояснить суть вопроса по-простому.
Это во многом нарушение "уставных" банных правил, установленных "авторитетами".

Что происходит, если в раскаленную каменку сразу вылить чрезмерное количество воды?
Или если лить воду понемногу, но на недостаточно горячие камни? Вопрос наивный? Но все же...
Можно ли при этом получить режимы, когда весь пар строго в устойчивом пироге?
И не вся парилке становится в ошпаривающем в пару?
Что плохого и что хорошего в таком устойчивом ошпаривающем пироге?
Профпарильщик ведь на видео в ютюбе, не заморачиваясь "качеством пирога", захватывает оттуда вениками "пар", затем взбивает этот пар "в комок" вениками, а потом направляет его "на припарки" (тоже с многочисленными вопросами, но по другой тематике).
И вообще... Как получить устойчивый пирог ("прибитый").
Как температура камней влияет на этот пирог? И как атмосфера бани влияет на пирог бани?


*Со времен МАБИ (и много ранее тоже) профпарильщики призывали держать температуру в парилке пониже (в разумных пределах), а камни погорячее (и даже выше разумных пределов).
Это, мол, правильный пар. В не перегрегретой парилке, дескать.
Разоренов говорил, что так избавляемся от "душных клубов пара".
Но баня - это не кухня. Клубы пара там надо еще уметь получить. И духота - это просто влажность.
Но самое главное, Разоренов не смог подсказать, как "пар в каменке" переделывают в "пар в пироге", чтобы потом переделать в "пар веника" и в "пар на теле".
И этот вопрос остается открытым и поныне.
*Вопреки этой запутанной многостадийности, известны предложения делать сразу пар "для тела".
Методом "литья по капельке". Чтобы получать "легкий пар" во всей парной (или хотя бы в "облаке").
Я хоть и не парильщик, но прекрасно знаю этот "звонкий" жар, от которого захватывает дух.
Это на самом деле утапливающий в себя ПАР, а не некая горячая обволакивающая ВЛАЖНОСТЬ.
И вот тут начинается новая череда вопросов по "геометрии пирога и облака".
Конкуренция хорошей "растворимости перегретого пара" и хорошей "всплываемости насыщенного пара"...
Спасибо А. З. Петрушову, что он поднял эти вопросы в своей книжке. И начал систематизировать.

 

"Поиски" секретов приколоченного пирога разумно начать с анализа особенностей той банной печи, на которой собственно этот устойчивый пирог был получен.

Как отметил NikB - это "печь ПарАвоз в мощной облицовке из талькохлорида".
Причем смонтированная в бане "Липовый дух" от Александра Марченко (Borras), которая отличается высокой гигроскопичностью.
https://www.forumhouse.ru/posts/29526464/

Украинская печь ПараВоз когда-то активно обсуждалась на форумах, в основном благодаря активности Борраса. Напомню, что это горизонтально-оборотная стальная печь, сваренная из толстостенных труб 10-20мм - высокотеплоемкая благодаря своему массивному корпусу и чугунно-каменной засыпке.
https://ruspar.ru/ispytatelnaja_laboratorija/testy-pechey-ban-dymokhodov/paravoz-p-1/
Авторскую схему печи я с лету не нашел, поэтому нарисовал условно свой эскиз чисто для иллюстрации.
Узел парообразования (верх печи) приведен на фото
https://ruspar.ru/ispytatelnaja_laboratorija/testy-pechey-ban-dymokhodov/paravoz-p-2/
"Две стальные горизонтальные толстостенные трубы (10-20 мм) соединены дымоходами. Сверху приварены 3 "стакана", с щелью в дне каждого. Обычно из называют "паровыми пушками", но настоящие пушки такого рода уходят глубже вниз под камни, и там имеют ещё горизонтальные отрезки труб с отверстиями, чтобы залитая сверху вода через них проливалась. Здесь же высота стакана мала, и он служит для того, чтобы налить в него воду, а она медленно просачивалась бы сквозь щель в дне стакана и тонкой струйкой натекала на бока раскалённых труб печи. Это своеобразный дозатор, чтобы в течение некоторого времени (до 10-20 сек) непрерывно получать пар (без перегрева)".

 

А для чего все это

 

Специалисты по профессиональным паро-веничным баням найдут в такой схеме много недостатков.
Но в народе такие печи имеют бытовые преимущества и пользуются спросом в домовладениях ПМЖ.

С точки зрения парообразования, в ПараВозе верхние камни открыты и не очень горячи.

Пар не может заметно перегреваться, не может создавать брызг и гидравлических ударов.
Если вода на открытых камнях шипит, то в бане будет влажно? Или будет пирог?
Петрушов учит, что в каменке может быть либо "шипение", либо "хлопок", либо "ухание" пара.

*Для прогрева-мытья человеку теоретически может быть достаточным всего грамм 200 пара.
А вот сопутствующие потери пара (и тепла пара) велики. Особенно при парении вениками.
А еще больше для прогрева помещения...
Впрочем, мытье в ванне тоже не имеет высокого теплового КПД - горячую ведь воду сливаем...

 

А чем будет отличаться конвекция от механического перемешивания?

 

А как туман, т. е. капельки воды могут изменить плотность воздуха? Это ведь разные фазы. Ведь танкер не увеличивает плотность морской воды?

 

А кто же знает?
Один ПараВоз изобретает, разные режимы получает.
А другой приходит, "для чего всё это" спрашивает...
=
*То есть, пар можно послать в пирог. А можно послать и подальше...