101

Количество водяных паров в воздухе при данной температуреувеличивается до определенного предельного значения, которое называется максимальной упругостью или упругостью насыщения.

Количество водяных паров, необходимое для насыщения при данной температуре, а следовательно, и максимальная упругость (давление насыщения) паров возрастают по мере повышения температуры.

Относительная влажность – это отношение упругости водяных паров, содержащихся в воздухе, к максимальной упругости, выраженное в %. Или по другому– отношение фактической абсолютной влажности к максимально возможному при заданной температуре. Она показывает степень насыщения воздуха водяными парами.

Если относительная влажность равна 100%, то воздух полностью насыщен водяными парами, а когда равна нулю,

то воздух не содержит водяных паров, т. е. абсолютно сух.

Относительная влажность воздуха при одной и той же абсолютной влажности может изменяться в зависимости от колебаний температуры. Понижение температуры сопровождается увеличением относительной влажности возду-

ха, он увлажняется, а при повышении температуры становится суше. Эти колебания относительной влажности воз-

духа при изменении температуры обусловливаются колебаниями максимальной упругости водяных паров.

Дефицитом влажности называется разность между максимальной упругостью паров при данной температуре и действительной их упругостью. Эта величина показывает количество пара, необходимое для полного насыщения воздуха. Влагосодержание (d) – отношение массы влаги к массе сухого вещества в том же объеме. Разность между давлением насыщения и фактическим– дефицит давления. Энтальпия (общее теплосодержание) воздуха состоит из теплоты, характеризуемой температурой воздуха и скрытой теплоты (теплота конденсации).

Точкой росы называется температура, при которой воздух полностью насыщен водяными парами.

При охлаждении до точки росы воздух насыщается водяными парами. Дальнейшее понижение температуры создает избыточное количество водяных паров, воздух становится перенасыщенным и избыток водяных паровконденсируется (сгущается). Если конденсация происходит при температуревыше 0°, то конденсат осаждается в виде капельводы, а при температуре ниже 0° образуется иней.

12.2. Воздействие пыли воздуха

Находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии твердые частицы представляют собой дисперсную систему, в которой дисперсной фазой являются твердые частицы, а дисперсной средой – воздух. Дисперсную систему взвешенных твердых частиц в воздухе (пыль) называют аэрозолем. Если в воздухе взвешены твердые частицы, однородные по своим физико-химическим свойствам, систему называют однофазной, если же частицы по своим физико-химическим свойствам разнородны, система будет многофазной.

Пыли – аэрозоли с твердыми частицами дисперсной фазы размером преимущественно10–4÷10–1 мм. Пыли бывают различного происхождения: производственного, биологического, вулканического и др. Некоторые виды производственных пылей взрыво- и пожароопасны, загрязняют окружающую среду, вызывают профессиональные заболевания.

В зависимости от физико-химических свойств различают пыль органическую и неорганическую.

Корганической относится пыль растительного происхождения(древесина, хлопок, лен, мука), животного (шерсть, волос, размолотые кости) и химического (пластмассы, химические волокна и другие органические продукты, возникающие в результате химических реакций);

Кнеорганической относится металлическая пыль(медная, чугунная, железная), минеральная (известковая, кварцевая, карборундовая, асбестовая, цементная).

Взависимости от происхождения пыль может быть растворимой в воде и других жидких средах, включая и биологические (кровь, лимфа, желудочный сок).

Степень дисперсности пыли и форма пылинок (структура пыли) зависят как от природы, так и от способа их образования. По структуре пыль может быть аморфной (пылинки округлой формы), кристаллической (пылинки удлиненной формы с острыми гранями), пластинчатой (пылинки в виде сложных пластинок) и другие.

При измельчении твердого вещества образующиеся пылинки получают электрический заряд как в результате частичного перехода механической энергии в электрическую, так и путем адсорбции ионов из воздушной среды. В условиях, когда электрические заряды пылевых частиц достигают определенного потенциала, может произойти воспламенение и взрыв пыли.

Содержание пыли в воздухе производственных помещений может достигать величин, представляющих опасность для работающих. В таких случаях находящаяся в воздухе промышленная пыль является одним из факторов, характеризующих неблагополучие в условиях труда.

Промышленной пылью называют взвешенные в воздухе мельчайшие твердые частицы, образующиеся в результате механического измельчения твердых веществ (процессы дробления, помола, истирания). Пыль также образуется в процессе перегрузки грузов.

Действие различных видов пыли на организм человека зависит от концентрации ее в воздухе, от химического или минералогического состава, а также от степени дисперсности и растворимости в жидких средах. Пыль, находящаяся в воздухе рабочих зон, может оказывать вредное действие на работающих при оседании на кожу, при попадании на слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей и даже в органы пищеварения.

Некоторые виды токсической пыли химических веществ при попадании на поверхность кожи вызывают химические раздражения и даже ожоги. Химические раздражения вызывает пыль таких веществ, как хромовые соли, известь, сода, мышьяк, карбид кальция и другие. Раздражающее действие токсической пыли особенно сильно проявляется при попадании на слизистую оболочку глаз и верхних дыхательных путей.

Действие пыли на органы дыхания может привести к тяжелым заболеваниям. Наибольшую опасность представляет токсическая пыль, которая при попадании в органы дыхания задерживается в легочной ткани, быстро всасывается и оказывает на организм общее токсическое действие (отравление).

Продолжительное воздействие на органы дыхания даже нетоксической пыли также может привести к тяжелым -за

102

болеваниям. Мелкодисперсная пыль, проникая в легочную ткань, вызывает разрастание вокруг пылинок соединительной ткани. При продолжительной работе в условиях повышенной запыленности соединительная ткань все более разрастается, приводит к сокращению функции легких, т. е. к специфическому профессиональному заболеванию– пневмокониозу.

К основным мероприятиям, препятствующим образованию пыли в первую очередь относят герметизацию и механизацию процессов, закрытый способ транспортировки и перегрузки пылящих грузов, применение мер пылеподавления (водяное, паровое орошение) или местных отсосов (аспирация). Наиболее эффективные результаты достигаются непрерывностью и герметизацией производственного процесса.

12.3. Приборы для измерения параметров воздуха

Приборы контроля температурно-влажностных параметров воздуха:

©термометры – используются для измерения температуры; ©барометры – используются для измерения давления; ©анемометры – используются для измерения скорости ветра;

©психрометры, гигрометры, влагомеры – используются для измерения влажности; ©термографы, барографы, гигрографы – используются для записи изменения соответствующих параметров во

времени. Дистанционная аппаратура удобна в работе и позволяет наглядно(на ленте самописцев) проследить направленность процессов, происходящих в наружном и трюмном воздухе.

Шкала измерительного прибора, совокупность отметок и цифр на устройстве отсчета прибора, соответствующая ряду последовательных значений измеряемой величины. Минимальная часть деления прибора – цена деления.

ØИспользуются следующие виды термометров:

Газовый термометр – действие основано на зависимости давления или объема газа от температуры.

Жидкостный термометр – действие основано на термическом расширении жидкости. В зависимости от температурной области применения, заполняют этиловым спиртом (от –80 до +80 °С), ртутью (от –35 до +750 °С) и др..

Металлический термометр – действие основано на изменении конфигурации биметаллической пластинки при нагревании вследствие разницы в тепловом расширении металлов. Биметаллическая пластинка – сваренная или склепанная из полосок двух различных металлов с разным тепловым расширением.

Термометр сопротивления – действие основано на изменении электрического сопротивления металлов и полупроводников с температурой.

Термометр термоэлектрический – действие основано на изменении электродвижущей силы в термопаре, состоящей из двух последовательно соединенных (спаянных) между собой разнородных проводников или полупроводников.

ØИспользуются следующие виды барометров:

В ртутном (жидкостном) барометре атмосферное давление измеряется по высоте столба ртути в запаянной сверху трубке, опущенной открытым концом в сосуд с ртутью. Ртутные барометры – наиболее точные приборы, ими оборудованы метеорологические станции и по ним проверяется работа других видов барометров.

Анероид – барометр, в котором атмосферное давление измеряется по величине деформации упругой металлической коробки, из которой откачан воздух. При изменениях давления коробка сжимается или расширяется, а связанная с ней стрелка перемещается по шкале, указывая давление.

Гипсотермометр (термобарометр) – прибор для измерения атмосферного давления, основан на том, что с изменением давления меняется и температура кипения воды. Применяется в экспедиционных условиях в горах.

ØСкорость ветра измеряют анемометром.

Анемометр, прибор для измерения скорости ветра и газовых потоков(иногда и направления ветра– анеморумбометр) по числу оборотов вращающейся вертушки.

ØПриборы для измерения влажности воздуха имеют общее название влагомеров.

Влагомер – прибор для измерения влажности газов, жидкостей и твердых (в т. ч. сыпучих) тел. Различают влагомеры: гигроскопические, электрохимические (для газов и жидкостей), гигрометрические и психрометрические (для газов), емкостные и кондуктометрические (для жидкостей и твердых тел), а также влагомеры, основанные на явлении ядерного магнитного резонанса.

Гигрометр – прибор для определения влажности воздуха. Наиболее распространены психрометр и волосной гигрометр, измеряющий относительную влажность воздуха по изменению длины обезжиренного человеческого волоса в зависимости от влажности воздуха.

Психрометр – прибор для измерения температуры и влажности воздуха, состоящий из двух термометров, у одного из которых («смоченного») резервуар обернут смоченным батистом. Температура определяется по «сухому» термометру, влажность – по разности показаний сухого и смоченного термометров. Точность измерения ± 0,1°С. Во время выполнения замеров запрещается трогать или держать прибор руками за среднюю или нижнюю часть. Показания термометров снимают, не отходя от места выполнения измерений.

12.4. Диаграммы состояния влажного воздуха

T–t диаграмма применяется для определения параметров воздуха и нахождения точки росы (см. лаб. раб. 9). Психрометрическая номограмма (t–t диаграмма ) позволяет по результатам выполненных измерений (два известных параметра) определить необходимые параметры наружного, трюмного или вытяжного воздуха и провести анализ вентиляционного процесса в грузовом помещении.

I–d диаграмма – для решения вопросов вентиляции, кондиционирования, усушки, увлажнения. В диаграмме взаимосвязаны температура, влажность, энтальпия, влагосодержание, парциальное давление воздуха и груза при заданном давлении. Диаграмма строится по экспериментальным данным для каждого вида гигроскопического груза. Диаграммы построены для: пшеницы, риса, ржи, ячменя, кукурузы, овса, проса, кофе, какао-бобов, семян подсолнечника, макарон-

103

ных изделий, древесноволокнистых материалов, шелка, шерсти. Для этих же грузов найдены аналитические зависимости процессов происходящих в грузах, что позволило автоматизировать управление этими процессами [11].

13.Мероприятия по обеспечению сохранности грузов

13.1.Температурно-влажностные условия хранения и транспортировки

На груз влияют гидрометеорологические факторы, которые зависят от географической широты, времени года рельефа и планировки порта.

ØИзменение температуры в порту бывает 3 видов: суточные, годовые, эпизодические. С изменением широты в сторону увеличения суточные колебания температуры уменьшаются от 15÷20°С на экваторе до 1÷2°С на полюсах, а годовые возрастают от 1÷5°С до 20÷30°С. Эпизодические зависят от погоды и могут достигать нескольких градусов в час.

Максимальная относительная влажность наружного воздуха бывает ночью и утром перед восходом солнца, а минимальная – около 13 часов. Летом колебания относительной влажности воздуха и течение суток болеезначительные, чем зимой. Наибольшие средние месячные величины относительной влажности наружного воздуха наблюдаются н хо-

лодный период года (октябрь – март), наименьшие в теплый (апрель – сентябрь). В течение рейса 3 вида изменений – общерейсовые, суточные, эпизодические.

©общерейсовое изменение температуры (до 30°С и выше) вызывает теплообмен в грузах, приводящий к подмочке или высыханию груза;

©суточные – меняют влажность, влагоотдача днем, конденсация на ограждениях ночью; ©при эпизодических – конденсация влаги на поверхности при повышении температуры и конденсация внутри массы

груза при ее понижении.

Воздействие на груз происходит через поверхность. Сумма потоков энергии изнутри и снаружи равна 0. Образова-

ние потоков теплоты в системе «груз–среда» связано с фазовым переходом влаги (конденсация, испарение). Конденсация влаги происходит из–за:

üадиабатического охлаждения (холодильник); üохлаждения поверхностей ниже t.

Образование капель воды (отпотевание) происходит, если холодный груз внести сразу в теплое помещение. При этом теплый воздух, соприкасаясь с холодной поверхностью груза, охлаждается и становится насыщенным. Конденсация капель воды или инея на поверхности груза происходит не только за счет водяных паров, находящихся в воздухе. При охлаждении груза в его верхних слоях понижается упругость паров. В результате этого пары из более глубоких слоев перемещаются к поверхности груза. Достигая охлажденной поверхности, пары конденсируются.

При герметической упаковке – конденсация на внутренних поверхностях упаковки.

При изменении температуры происходит миграция влаги от участков сбольшей температурой к участкам сменьшей температуры из–за изменения градиента температур. С возникновением градиента влажности происходит противоположный процесс. Скорость распространения влаги меньше, чем скорость распространения теплоты.

Принципы регулирования тепло-влажностных процессов в трюмах и складах (см лаб. раб. 10).

13.2. Склады. Классификация и условия обеспечения сохранности

Основное назначение складов краткосрочное хранение грузов (4 суток бесплатно, свыше 10 –максимальная ставка).

Склады классифицируются по:

©месту расположения – кордонные (прикордонные) и тыловые. Прикордонные склады предназначены для грузов первоочередной отправки, тыловые – для грузов более длительного хранения;

©конструкции – одноэтажные и многоэтажные; ©назначению – универсальные и специализированные;

©материалу изготовления – деревянные, металлические, каменные, железобетонные; ©степени защиты от окружающей среды – отрытые, полуоткрытые (полузакрытые), крытые (закрытые);

©возможности поддержание температуры – регулирующие (отапливаемые склады и холодильные камеры) и не регулирующие температуру.

ØОткрытые и полузакрытые склады предназначены для хранения грузов, не боящихся агрессивных факторов внешней среды. Для защиты от влаги грунта используются: подтоварники, дренаж, вспахивание и утрамбовка.

Поверхность штабеля нагревается днем и охлаждается ночью. При резком повышении температуры происходит

конденсация на грузе. При резком понижении температуры – увлажнение груза или конденсация на внутренней поверх-

ности тары. Летом масса груза уменьшается, зимой увеличивается из–за изменения влажности груза. Зимой возможно выделение влаги в виде льда из–за низких температур.

Навес служит кроме защиты от осадков и защитой от солнца. Он является тепловым экраном, на котором конденсируется влага (раньше, чем на грузе). Боковые стенки полузакрытых складов ставят с подветренной стороны.

ØВ складах, где регулируется температура, не наблюдается резких колебаний ее, поэтому мало изменяется и отно-

сительная влажность воздуха. В складах, где не регулируется температура, колебания относительной влажности воздуха и температуры в общем будут такие же, как и наружного. На функционирование неотапливаемых складов влияют:

üматериал изготовления ограждений склада; üрежимы вентиляции; üтеплофизические характеристики грузов; üклиматические особенности; üналичие других сооружений; üрежим работы склада.

На тепло-массообмен между покрытием и грузом влияет: материал покрытия, наличие подтоварников, размеры штабеля и проходов, вид прокладочного материала.

104

Стены неотапливаемого склада подвергаются воздействиютемпературы и влажности снаружи. От паро- и воздухопроводности стен зависит абсолютнаявлажность внутри склада. Перемещение влаги через пористые материалы происходит в сторону области с пониженным парциальным давлением.

Основным средством регулирования параметров в неотапливаемых складах– вентиляция. Весной воздух нагревается быстрее, чем груз, при вентиляции образуется конденсат на грузе, на стенках и полу склада. Осенью воздух ох- лаждается быстрее груза– конденсат и переувлажнение внутри груза. Поэтому, весной и осеньювентилировать необходимо постепенно.

ØМеталлические склады. Хорошая защита от осадков и прямых солнечных лучей – плохо от тепловых воздейст-

вий, а при открытых дверях – от воздействия влажности наружного воздуха.

Днем стены и крыша нагреваются до 70°С, и передают тепло грузу, вызывая испарение влаги и повышают влажность в складе. Ночью – конденсация на внутренних поверхностях склада. При открытых дверях днем влага уходит, ночью конденсации может не быть, но груз подсушивается.

ØСклады из пористых материалов. Стены могут пропускать влагу. Движущая сила – разность парциальных давле-

ний. Влагообмен происходит из–за обмена воздуха через двери, неплотности конструктивных элементов и пористости материала. При вентиляции влажность снаружи равна влажности внутри. Влажность в складе в зимний период меньше, в летний – больше чем снаружи. Влажность растет сверху вниз.

Склады характеризуются рядом показателей, определяющие их особенности и условия хранения грузов на них: òстроительная площадь склада – площадь, отводимая под склад (является паспортной величиной); òполезная площадь склада – площадь склада, предназначенная для хранения груза. Это часть строительной площа-

ди склада за исключением занятой: строительными конструкциями, служебными и вспомогательными помещениями, стационарным оборудованием, дорогами, путями и т.п.;

òплощадь фактически занятая грузами (штабелями). Эта площадь меньше полезной и определяется: количеством груза на складе, размерами и конфигурацией штабелей, характеристиками перегрузочного оборудования;

òтехническая норма нагрузки склада – максимально допустимая нагрузка на складе, зависит от конструкции и места расположения склада (является паспортной величиной);

òудельная нагрузка – нагрузка создаваемая одним грузовым местом; òэксплуатационная нагрузка – максимальна нагрузка которую может создать конкретный груз в конкретном складе

с учетом всех ограничений по высоте складирования; òваловая (фактическая) нагрузка – средняя нагрузка на 1 м2 полезной площади склада. Фактическая нагрузка, как

правило, характеризует загрузку склада в целом.

13.3. Тепло-влажностные режимы в складах. Воздухообмен

Микроклимат склада формируется под воздействием:

üгеографической широты, климатических условий, рельефа местности, планировки порта; üформы и материала конструкции элементов склада; üтепло– газо– и влагонепроницаемости конструктивных элементов;

üинтенсивности суммарной и рассеянной солнечной радиации; üнаправления и скорости ветра; üналичия и характеристик атмосферных осадков; üвлияния морского побережья;

üэксплуатационной особенности работы склада; üналичием или отсутствием груза на складе и его свойства.

При хранении грузов на складах возможно протекание следующих тепло–влажностных процессов: изотермическое

испарение; адиабатическое испарение; не изотермическое испарение; не изотермический процесс; поддержание по-

стоянной влажности в среде и на поверхности груза.

Для универсальных складов типичен естественный и естественно–принудительный воздухообмен, который осуществляется двумя способами:

òиз–за разности удельного веса теплого и холодного воздуха;

òвследствие ветрового напора.

Когда температура внутри склада выше, чем снаружи, воздух поступает в склад черездвери, неплотности, щели снизу и выходит через верхние отверстия.

Интенсивность воздухообмена из–заветрового напора зависит от: аэродинамических характеристик склада, направления и скорости ветра, наличия и размеров близлежащих зданий и сооружений.

Ветер, обтекая склад, создает в некоторых местахзоны разряжения. Распределение зон повышенного давления и разряжения на стенках и крыше склада имеет следующие закономерности:

©на наветренной стороне – зона повышенного давления, на подветренной – зона разряжения; ©на боковых стенах, параллельных ветру и на крыше склада – зоны разряжения;

©при ветре, дующем под углом 45° на продольную и поперечную стенки – повышенное давление.

Если склад закрыт, то воздухообмен осуществляется через неплотности стен, дверей, окон и приходиться учитывать совместное действие теплового и ветрового напора.

При установившемся режиме естественно–принудительной вентиляции количество поступающего воздуха равно количеству уходящего. Это соотношение называется уравнением баланса воздухообмена. Кратность воздухообмена –

количество обменов воздуха в помещении за 1 час. Количество воздуха, который заменили, равно произведению крат-

ности на объем помещения.

ØПо эффективности применения естественно–принудительной вентиляции можно сделать следующие выводы: ©при отсутствии естественно–принудительный вентиляции воздухообмен на складе практически отсутствует;