книги из ГПНТБ / Коган, З. А. Консервация и упаковка машиностроительной продукции

простых для построения и пользования номограмм, что существенно сокращает вычислительные операции.

Представим уравнение (32) в виде

Поскольку выражения, заключенные в квадратные скобки, для расчетных интервалов постоянны, связь между р и р 0 на каждом расчетном интервале представится прямолинейной зависимостью

Графически при изображении данной линии в коорди­ натном углу рОро величина с будет соответствовать тан­ генсу угла наклона прямой р\ а величина Ь — отрезку, отсекаемому прямой на оси ординат.

Для решения задачи необходимо найти способ опре­ деления положения расчетных прямых р = / (р0 ) в за­ висимости от конкретных значений остальных пара­ метров (t, R, q, т, n't).

Паропроникновение в герметичную упаковку прекра­ щается, как только относительная влажность в чехле

должны пересекаться в одной точке. Общим условием

метров. Следовательно, геометрическим местом правых (крайних) точек расчетных прямых является биссектриса

На рис. 40 приведено построение и определение мас­ штаба осей R в зависимости от масштаба осей главного координатного угла рОр 0 и коэффициентов характеристик адсорбционного равновесия силикагеля т. Показано также

181

расчетном интервале Ат этот член линейно связан с отно­ сительной влажностью воздуха R. График семейства таких прямых Ь = / (R) при различных коэффициентах загрузки силикагеля и температурах +20 и +40° при

кривые, которые являются геометрическим Местом точек семейства прямых Ъ = f (R, q). На рис. 41 показан пример

Расчетная номограмма (рис. 42) получается в резуль­ тате совмещения представленных на рис. 40 и 41 графиков осями р и Ь.

Для построения вычерчивают главный координатный угол рОр0 и выбирают масштаб его осей с модулем п; проводят биссектрису угла и строят вертикальную ось R (см. рис. 40) с модулем п1 = п : т. Левую ось R и ось q

182

ь;/о г

нении (35) при герметиза­

циента загрузки силика­ геля q

20 40 60 80 /00 , 2 3 4

берут в произвольном масштабе и строят температурные кривые (см. рис. 41). Их правые точки лежат на вертикали, проведенной через начало оси q, а их значения опреде­ ляются по формуле (36) или '(37) при условии R = 100%, Ат = 30 сут. При т — 2,3 имеем

Для облегчения построения номограмм значения чле­

Правые точки таких прямых находятся на пересечении горизонталей, проведенных через точки соответствующих среднемесячных относительных влажностей воздуха от вертикальной оси R с биссектрисой. Левые точки прямых определяют переносом величин Ь, определенных на левой части номограммы, на ось ординат Ор. Величины Ь опре­ деляют в зависимости от значений t, q R для каждого расчетного, интервала. Для этого необходимо соединить начало координат с точкой пересечения соответствующей

183

р,%

*,%

100

t°c

45°

40°

30°

20°

л"

в чехлах из полиэтиленовой пленки толщиной 0,1 мм. Условия для рас­ чета:

температурной кривой и вертикали, проведенной через заданное значение q, и на полученной прямой Ь = f (R) определить значение Ь. Для начального интервала вре­

времени к другому до нужного предела. На рис. 42 пока­ зана последовательность построений для определения процентйого оводнения силикагеля за 7 месяцев хранения (точки /—7). В верхней части рисунка кинетика оводнения силикагеля по результатам расчета представлена гра­ фически.

Построенная на миллиметровке (в масштабе 1 % овод­ нения силикагеля — 10 мм) номограмма обеспечивает точность отсчета до 0,05%, при этом время расчета по сравнению с аналитическим способом сокращается в де­ сятки раз при той же точности. При работе с номограм­ мой нет необходимости прочерчивать на бумаге линии построения. Достаточно лишь прикладывать линейку

184

(f, кг/м г

Рис. 43. Номограмма для расчета процессов оводнения воздуха в чех­ лах из перхлорвиниловой пленки. Условия для расчета:

к соответствующим точкам номограммы и записывать промежуточные и конечные результаты.

Аналогичные номограммы могут быть построены и для относительной влажности RB загерметизированного воз­ духа (рис. 43). Расчет по этим номограммам проводится аналогично, но при этом рекомендуется ориентировочно задаваться значением минимальной относительной влаж­ ности в чехле в первом расчетном интервале.

Проверка результатов расчетов по аналитическим формулам или номограммам показывает, что ошибки по сравнению с реальными процессами оводнения воздуха или силикагеля в чехлах составляют не более ± 5 % (по времени хранения до замены силикагеля). Рассмотренные аналитические и графические расчетные способы моТут найти широкое применение при проектировании и экс­ плуатации методов герметизации, предназначенных для хранения изделий машиностроительного оборудования. Кроме того, с помощью данных способов могут проводиться различные теоретические анализы, имеющие практиче­ ское значение.

185

Практическое применение расчетных способов. Главное

назначение способов — проведение прогнозных расчетов эксплуатационных характеристик герметичных упаковок, предназначенных для хранения изделий в заданных кли­ матических районах. При этом необходимо указать на два рода основных задач: прямая задача ••— определение вре­ мени хранения т п р до замены силикагеля при заданном его количестве G0 ; обратная задача <—определение'необ­ ходимого количества силикагеля G0 для заданного вре­ мени хранения т п р и конкретных климатических условий.

Прямая задача решается путем проведения последо­

определяют по формуле (8). Обратная задача решается более сложно. Теоретически для этого может быть ис­

климата. Точное решение данной задачи может быть

ванных значений q (прямая задача), по которой затем

ных способов существенно повышаются, поскольку фор­ мулы легко программируются, в результате чего могут быть быстро получены все необходимые данные для любых вариантов герметичных упаковок и климатических усло­ вий хранения.

Проведенный анализ расчетных данных, полученных на электронновычислительной машине, показал на суще­ ственное влияние климата района хранения на кинетику процесса оводнения силикагеля (воздуха) в герметичных упаковках (табл. 36), что дает основание поставить вопрос о дифференцированном выборе количества силикагеля при хранении изделий в герметичных упаковках в за­ висимости от конкретного климата.

Коэффициенты, учитывающие влияние климатических условий Кг на сроки хранения т п р приведены в табл. 36.

Расчетные данные, полученные на ЭВМ, позволяют та-кже проанализировать особенности процессов оводне-

186

ния силикагеля (воздуха) в чехлах, хранившихся в усло­ виях сухого жаркого климата (Средняя Азия Rcp •< 60%): процесс протекает очень медленно, ограничен по вели­ чине максимума и имеет колебательный характер (пони­ жение влажности воздуха в чехлах в жаркие месяцы с низкой относительной влажностью).

Из других известных расчетных методов герметичных упаковок заслуживает внимания способ Г. Н. Кудашева. Расчетные формулы выводятся в результате решения общего дифференциального уравнения. В отличие от ранее рассмотренного способа в расчетные формулы вве­ дены параметры, учитывающие влияние оводненности гиг­ роскопичных материалов, если они заключены в герметич­ ную упаковку.

Основные расчетные формулы имеют вид

187

В формулах (39 и 40) Dt и D2— количество различ­ ных видов гигроскопичных материалов в кг, a R0— исход­ ное значение минимальной относительной влажности воздуха в чехле, определяемое по формулам:

здесь Q0— количество влаги, внесенное в чехол силика­ гелем и гигроскопичными материалами, в кг; 0,36, 0,11— коэффициенты, характеризуемые отношением характе­ ристик адсорбционного равновесия силикагеля и соответ­ ствующих гигроскопических материалов (дерево, пласт­ массы); р 0 , wlt w2-—первоначальное значение оводне­ ния силикагеля и гигроскопичных материалов.

Коэффициент характеристики адсорбционного равно­ весия силикагеля (т = R : р) в данном случае принят равным 2.

Основные значения и размерности входящих в фор­ мулы параметров те же, что и в предыдущих. По форму­ лам (38) и (39) определяют продолжительность хранения загерметизированного изделия до замены влагопоглотителя или необходимое количество силикагеля для обеспечения заданного срока хранения при среднегодо­ вых значениях температуры и относительной влажности воздуха. По формуле (40) можно рассчитывать изменение относительной влажности воздуха в чехле последовательно

Для условий переменного климата в качестве основ­ ного расчетного способа для герметичных упаковок реко­

жают на коэффициент 0,8. К преимуществам данного метода следует отнести возможность определения началь­ ной относительной влажности воздуха в чехлах после перераспределения влаги между гигроскопичными мате­ риалами и силикагелем, а также универсальность формул вследствие непосредственного учета влияния гигроско­ пичных материалов на исследуемые процессы.

Вместе с тем рекомендованная методика расчета эксплу­ атационных характеристик чехлов (тп р , G0) по среднего­ довым метеорологическим показателям приводит к суще-

1 88

ственным ошибкам. Кроме того, следует отметить, что

вформулах принято заниженное значение коэффициента т

ине учитывается влияние температуры на постоянные паропроницаемости (см. рис. 31), что приводит к допол­

нительным ошибкам при расчетах.

2.РАСЧЕТ ГЕРМЕТИЧНЫХ УПАКОВОК

СИНЕРТНЫМИ ГАЗАМИ

Внастоящее время не существует расчетных способов, позволяющих оценивать и выбирать герметичные упоковки при хранении изделий с применением инертных атмосфер.

Опыт хранения герметичных упаковок из различных материалов с заполнением их азотом дает основание предложить обоснованный способ расчета, с помощью которого можно решить ряд практических вопросов.

. Уравнение для вывода расчетной аналитической фор­ мулы может быть получено в результате приравнивания изменения количества газа AQ в герметизированном объеме, выраженного через газовые объемы, к количеству газа, проникшего через материал упаковки за то же время, выраженному через параметры, характеризующие газопроникновение через пленочные материалы. Соста­ вление основного уравнения можно уяснить из схемы, представленной на рис. 44. Уравнение представится сле­ дующим образом:

нечная объемные концентрации газа в укупорке на расчет­ ном интервале в %; PAt — постоянная азотопроницаемости материала реальной толщины при температуре t в г/м2 сут-мм рт. ст.; Де<—действующая разность пар­ циальных давлений по азоту в мм рт. ст.; F•— площадь поверхности упаковки в м2 ; Дт <— расчетный интервал времени в сут.

Для приведения уравнения к разрешимой форме необходимо выразить значения РМ и Де через известные параметры.

Зависимость постоянной азотопроницаемости пленоч­ ных материалов от температуры можно брать на основа-

189

Рис. 44. Взаимосвязь между параметрами, определяющими газопро­ никновение из герметичных упаковок, заполненных азотом:

нии данных, публикуемых в технической литературе и имеющихся в справочниках. Эту зависимость удобно представлять аналитически, аналогично выражению для

данной толщины при температуре 17° С в г/м2 сут • мм рт. ст; k[j — температурный коэффициент, приведенный к тем­ пературе + 17° С.

В качестве примера в табл. 37 приведены значения коэффициента k'n = f (t) для полиэтилена. Эта таблица составлена на основании обработки экспериментальных данных [109].

Разность парциальных давлений Ае по азоту может быть выражена через газовые концентрации сг и с0 в упа­ ковке на расчетном интервале:

190