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

Рис. 35. Взаимосвязь между параметрами, определяю­ щими паропроникновение К в изолированные емко­ сти с влагопоглотителем

кретного варианта герметичных упаковок. Это так назы­ ваемые конструктивные параметры, к которым относятся: постоянная проницаемости Pt0, площадь поверхности изо­ лирующего материала F и количество сухого влагопоглотителя G0 . Остальные параметры определяют вели­

т. е. являются функцией времени (рис. 35, б). При этом величина постоянной проницаемости Р( зависит от температуры. Разность парциальных давлений Aet опре­ деляется значениями относительной влажности атмосфер­ ного воздуха R и упругости насыщения водяного пара, являющейся функцией температуры, а также относи­ тельной влажностью изолированного воздуха RB, которая зависит от количества загруженного силикагеля G0 и его абсолютного оводнения К, равного суммарному паропроникновению. Задача усложняется в результате частых колебаний температуры и относительной влажности атмо­ сферного воздуха и вследствие затухающего процесса паропроникновения при хранении из-за уменьшения ве­ личины разности парциальных давлений (рис. 36).

Расчетные уравнения можно получить двумя способами: интегрированием уравнения закона Фика (24), выражен­ ного в дифференциальной форме с введением в него всех взаимосвязей между параметрами, определяющими паро­ проникновение (способ I), решением рассмотренной си­ стемы уравнений в обычном виде (способ I I ) .

Способ I . Расчетная формула для определения абсо­ лютного оводнения силикагеля К может быть получена

173

е,мм рт.ст.

&е,мм рт.

k

•к

Рис. 36. Характер изменения параметров t, R, е, Ае, об­ условливающих паропроникновение П в чехлы из поли­ хлорвиниловой пленки ВЗ-2 при длительном хранении (в условиях Московской области):

/ — чехлы с q = 1 кг/м2 ; 2 — чехлы с q = 3 кг/м2 ; 3 — пара­

метры атмосферного воздуха

174

путем интегрирования функции П = f (т), как показано на рис. 35, б:

Т0 +Дт

AK = F\ Шт;

То

К = F | Ш т .

о

После ^ведения рассмотренных аналитических и эмпи­ рических зависимостей между всеми параметрами общее дифференциальное уравнение может быть представлено в виде

Все переменные данного уравнения К, кщо)> R> t, Et являются функцией времени т. Однако уравнение не может быть разрешено обычным порядком, так как аналитиче­ ские зависимости кщо) и Et от температуры весьма сложны, а законы изменения температуры и относитель­ ной влажности воздуха во времени заранее неизвестны. Оно решается лишь при условии принятия средних значений температуры t и относительной влажности R воздуха на расчетном интервале Af. В этом случае после разделения переменных уравнение интегрируется путем взятия табличного интеграла.

После интегрирования, введения обозначений и раз­ мерностей имеем

175

параметры, имеющие определенный физический смысл. Формулы (26), (27) и (28) могут применяться при расчете процессов оводнения силикагеля в загерметизи­ рованных чехлах последовательным вычислением от одного

интервала времени Дт в другому.

Способ II, Этот способ позволяет получить более простую аналитическую зависимость и главное перейти к графическому решению. Формула выводится на основа­ нии совместного решения системы ранее рассмотренных уравнений (1, 4, 5, 9, 14, 16, 24) относительно величины абсолютного оводнения силикагеля К при последователь­ ном суммировании результатов по интервалам времени, как показано на рис. 37. В отличие от интегрального способа решение уравнения Фика (24) в этом случае производится для конечных интервалов, а величина р в уравнении (4) выражается усредненно на расчетном

176

Систему уравнений решают способом подстановки:

100 + 5 0 — Л ' . Лт

Я 1

На основании этой формулы после некоторых преоб­ разований могут быть получены формулы для расчетов процессов относительного оводнения силикагеля р, отно­ сительного оводнения воздуха RB, а также времени хра­ нения Дт, соответствующего определенному приращению оводнения силикагеля. После введения принятых раз­ мерностей формулы представятся следующим образом:

Обозначения и размерности параметров формул те же, что и в формулах (26—28).

Пользование данными формулами (кроме последней) сводится также к проведению последовательных расчетов на интервалах времени со средними значениями темпе­ ратуры t и относительной влажности R воздуха (см. рис. 37). Таким образом, при расчетах как бы осуще­ ствляется автоматическое суммирование соответствую-

ным климатом целесообразно принимать равными одному месяцу, при этом среднемесячные температуру и относи­ тельную влажность можно брать по данным метеорологи­ ческих станций за прошедшие годы для данного пункта хранения. Как указывалось в гл. I X , связь между отно­ сительной влажностью воздуха в чехлах RB и оводнением силикагеля р практически линейная. Однако значение коэффициента может изменяться, с одной стороны, в за-, висимости от соотношения между количеством загружен­ ного силикагеля и площадью поверхности чехла, с дру­ гой •— от паропроницаемости материала.

Экспериментально установлено, что коэффициент т увеличивается с уменьшением коэффициента загрузки силикагеля (для одинакового материала) и наоборот, но не снижается ниже значения 2,3. Это можно объяснить изменением соотношения между скоростями поглощения влаги силикагелем и проникновения паров воды через изоляционный материал. Таким образом, для чехлов из материала с конкретной паропроницаемостью существуют определенные оптимальные коэффициенты загрузки q, ниже которых коэффициенты линейной характеристики адсорбционного равновесия силикагеля начинают уве­ личиваться (т *> 2,3).

Для правильного выбора значения коэффициентов т при расчетах можно рекомендовать график, представлен­ ный на рис. 38, построенный на основании эксперимен­ тальных данных. С помощью формул (27, 28, 32, 33) последовательными расчетами^ по месячным интервалам могут быть получены кинетики изменения оводнения силикагеля р или относительной влажности воздуха в чехлах RB. Это позволит определить продолжитель-

178