Сушка поверхностей в бане

Сушка мокрых поверхностей по сути эквивалентна процессу испарения с поверхности компактной воды. Учитывая, что тепловой поток qисп, связанный с испарением или конденсацией, равен скорости испарения (конденсации), умноженной на теплоту испарения, нетрудно получить выражение для скорости испарения воды со свободной поверхности Gп(мг/м²•час) = (159+297.V)Δрп, где V — скорость движения воздуха в м/сек, Δрп — перепад парциального давления водяных паров в Па, равный разности парциальных давлений водяных паров непосредственно у мокрой поверхности и в воздухе бани. С другой стороны Gп(мг/м²•час) = 0,6Δрп/δ, где 0,6 мг/м²•час — паропроницаемость воздуха, δ(м) — толщина пограничного слоя, то есть характерное расстояние, на котором реализуется перепад парциального давления Δрп вблизи поверхности. Сопоставляя эти соотношения, можно заключить, что толщина пограничного слоя в отсутствие движений воздуха составляет 4 мм, а при скорости движения воздуха 1 м/сек сокращается до 1,3 мм. Иными словами, когда мы говорили в предыдущем разделе о «сдуве» с поверхности воды газифицировавшихся молекул воды потоком обдувающего воздуха, то фактически имели в виду, что сухой воздух при обдуве мокрой поверхности (в том числе и кожи, и пола) всё больше «приближается» к поверхности испарения с увеличением скорости обдува. Это значит, что в зазорах (щелях, полостях) толщиной менее 4 мм сушка поверхностей будет усложнена.

Приведённые толщины пограничного слоя, конечно же, весьма приблизительны и сильно зависят от методики расчёта. В этой книге для единообразия используются теоретические соотношения для тепловых потоков, принятые для расчёта бассейнов (см. БАНБАС, периодический журнал «Бани и бассейны», 5(23), 2002, стр. 96), базирующиеся на некоторых экспериментальных константах. Более точные и сложные формулы можно найти в научно-технической литературе по теплообмену. Отметим однако, что все расчётные методики обладают большой погрешностью, поэтому на практике предпочитают экспериментальные исследования. В частности, расчёт тепломассообмена сталкивается с наибольшими трудностями (иногда непреодолимыми) именно в части нахождения месторасположения границ переноса тепла и массы у поверхности испаряющейся (и одновременно охлаждающейся) воды, то есть в части определения фактической величины δ. 

Так или иначе, используемые соотношения для бассейнов экспериментально подтверждаются и свидетельствуют о значительной зависимости скорости испарения с поверхности воды от скорости движения воздуха в бане. В частности, в специализированной литературе (И.В. Кречетов. Сушка древесины, М.: Бриз, 2004 г.) предлагается формула для расчёта скорости испарения воды со свободной поверхности Gп (мг/м²•час) = (170+130•V)Δрп (где V в м/сек, Δрп в Па) при параллельном движении воздуха к испаряющейся поверхности и Gп(мг/м²•час) = (170+260•V)Δрп при перпендикулярном движении воздуха к испаряющейся водной поверхности (то есть при набегающем ветре). Указанные соотношения очень близки к используемым нами. 

Выражая соотношение скорости испарения Gп через более привычные для понимания абсолютные влажности d (кг/м³) получаем Gп(мг/м²•час) = (22,4+41,8V)Δd, где Δd (кг/м³) — перепад абсолютных влажностей воздуха (разность абсолютных влажностей непосредственно у поверхности воды и в воздухе бани). Так, при температурах и полов и воздуха 20°С и относительной влажности воздуха в бане 50% перепад абсолютных влажностей составит 0,008 кг/м³, а скорость испарения (0,18+0,33V) кг/м²•час. Если, например, вода разлита по поверхности деревянного пола слоем 1 мм, то количество воды составит 1 кг на 1 м² пола. Вода при этом испарится за 5 часов при отсутствии движений воздуха и за 2 часа при скорости движения воздуха 1 м/сек. Испарение воды влечёт за собой охлаждение пола, и для поддержания температуры пола на уровне 20°С требуется нагрев пола (например, лучистым теплом) мощностью 0,12 кВт/м² при отсутствии движений воздуха и 0,34 кВт/м² при скорости воздуха у пола 1 м/сек.

Если же пол бани, имеющий температуру 20°С, обдувать горячим воздухом из бани с температурой 40°С и относительной влажностью 50%, то перепад абсолютных влажностей у пола и в воздухе бани составит всё те же 0,008 кг/м³, но со знаком минус. То есть пол будет не сохнуть, а увлажняться со скоростью 0,51 кг/м³•час при скорости движения воздуха 1 м/сек, что повлечёт за собой и нагрев пола мощностью 0,34 кВт/м². При ещё более высоких температурах обдувающего воздуха скорость увлажнения полов может быть ещё выше.

В целом ситуационная картина сушки мокрых поверхностей в бане (полов, стен, полков) абсолютно та же, что и при испарении воды с кожи человека с одним единственным (порой очень существенным) замечанием, что температура кожи человека не может изменяться в сколь угодно широких пределах.

Источник: health.totalarch.comДачные бани и печи. Принципы конструирования. Хошев Ю.М. 2008

Добавить комментарий

CAPTCHA
Подтвердите, что вы не спамер