Файл: Коган, З. А. Консервация и упаковка машиностроительной продукции.pdf

Г л а в а XII

МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ГЕРМЕТИЧНЫХ УПАКОВОК

1. РАСЧЕТ ГЕРМЕТИЧНЫХ УПАКОВОК С ОСУШКОЙ ВОЗДУХА

Анализ зарубежных формул

Вопросу расчета продолжительности хранения загер­ метизированной машиностроительной продукции до за­ мены влагопоглотителя уделяется большое внимание, так как он непосредственно связан с качеством сохран­ ности изделий и позволяет оценить экономические воз­ можности методов герметизации. Так, известен целый ряд зарубежных формул для расчета потребного коли­ чества влагопоглотителя в зависимости от необходимого времени хранения (транспортировки) изделий и некоторых исходных параметров и факторов [64, 66, 87, 108, 112], Некоторые из них, наиболее заслуживающие внимания, сведены в табл. 35 после введения единого обозначения параметров и приведения их к метрической системе мер

мость в г/м2 -сут; т — продолжительность хранения в мес;

мому пределу относительной влажности оводнение гигро­ скопичного материала в %; ах и а2 — начальное и до­ пускаемое абсолютное оводнение воздуха при расчетной температуре в кг/м3 .

Большинство формул составлено для значений паро­ проницаемости, определяемой при температуре 38—40° С и разности относительной влажности AR = 90%. В фор­ муле (23) при расчетах для условий умеренного климата принимается значение паропроницаемости материала, со-

169

Т а б л и ц а 35 Формулы для расчета тары из паропроницаемого материала

ответствующее температуре +25° С при AR = 75%. При рассмотрении этих формул видно, что все они однотипны по своей структуре, кроме формулы (23). Правая их часть представляет собой сумму двух или трех членов. При этом первый член формул является главным и учиты­ вает влагу, непосредственно проникающую через мате­ риал изоляции из атмосферы; второй — количество влаги, содержащееся в гигроскопичных материалах; третий — влагу в изолированном воздухе.

Как-следует из рис. 1, влага, содержащаяся в воздухе загерметизированного объема, практически не окажет влияния н-а процесс оводнения силикагеля в герметичных упаковках из паропроницаемого материала, поэтому третьи члены формул не представляют интереса и могут быть исключены при расчетах.

Вторые члены вполне обоснованы и должны вклю­ чаться в расчетные формулы при наличии в герметизиро­ ванных объемах большого количества гигроскопичного материала. Эти члены формул выражаются весьма раз­ лично даже для одинаковых допускаемых пределов отно­ сительной влажности воздуха Япр. Наиболее правильно

170

поправка на дополнительное количество силикагеля для осушки гигроскопичных материалов учтена в формуле (23).

Первые — главные члены формул — представлены вы­ ражениями, составленными на основании использования первого закона Фика, и отличаются лишь своими число­ выми коэффициентами. Последние рассчитаны экспери­ ментально и зависят от принятого допускаемого предела влажности Rnp, климата хранения и других факторов. В рассматриваемых формулах они определены лишь для условий умеренного климата каждой конкретной страны и влажного тропического климата. Значений этих коэф­ фициентов для промежуточных климатических условий и для северных районов не имеется. Проверка этих фор­ мул по реальным процессам в чехлах из полимерных пленок показала, что расчетные значения потребного ко­

Вопрос о несовершенстве существующих расчетных способов по определению потребного количества сили­ кагеля при хранении (транспортировке) загерметизиро­ ванных изделий с осушкой воздуха неоднократно дискус­ сировался в зарубежной печати [66, 112].

На величину ошибок при расчетах по рассмотренным формулам основное влияние оказывают значения число­ вых коэффициентов при первом члене, которые непосред­ ственно зависят от климата хранения и выбранного пре­ дела допускаемого оводнения воздуха Rnp. В этом легко убедиться, вводя корректировку в величины этих коэф­ фициентов по результатам экспериментальных данных для конкретных условий хранения. Введение корректи­ ровок в числовые коэффициенты при первых членах зарубежных формул позволяет снизить ошибки при расчетах потребного количества силикагеля, однако они остаются недопустимо большими.

Ошибки могут быть исключены лишь при условии проведения расчетов для тех вариантов герметизации и хранения, по которым непосредственно определялись коэффициенты. В этом случае расчеты уже не имеют никакого смысла, так как им обязательно должен пред­ шествовать цикл длительных экспериментов.

Таким образом, проведенный анализ показал, что рассмотренные формулы являются весьма приближенными

171

и практически неприемлемы для расчетов герметичных упаковок при хранении машиностроительного оборудо­ вания методами герметизации с осушкой воздуха. Рас­ смотренные ошибки зарубежных расчетных формул свя­

тате закон Фика в его обычном виде (стационарный режим паропроникновения) здесь неприменим. Он не позволяет учитывать затухающего характера процессов паропрони­ цаемости и влияние постоянно меняющихся метеорологи­ ческих условий, а также адсорбционные свойства влаго­ поглотителя.

Составление расчетных формул и номограмм

Для проведения расчетов герметичных упаковок не­ обходимы аналитические или графические методы, позво­ ляющие учитывать суммарное влияние всех факторов на оводнение воздуха (влагопоглотителя) при хранении за­ герметизированных изделий в чехлах из полимерных пленок в любых климатических условиях.

Аналитический метод расчета. На небольшом интервале времени Ат паропроникновение А/С в герметизированные объемы практически подчиняется закону Фика для ста­ ционарного режима:

Для решения задачи в эту формулу необходимо ввести зависимость, характеризующую процесс адсорбции водя­ ных паров влагопоглотителей, которая непосредственно определяет закономерность изменения паропроницае­ мости материала при хранении изделий в герметичных упаковках (при условии поглощения 'всех продиффундирующих паров влагопоглотителей). Взаимосвязь между всеми параметрами, определяющими паропроникновение в изолированные емкости с силикагелем, может быть

172