CC BY
8
1ЙНЖ. ¡С. М. НИКОЛЬСКИЙ (Москва)
Процесс сушки обмундирования при дезинсекции
Из Научно-исследовательского испытательного института РККА
Под процессом сушки подразумевается предварительный период прогрева и удаления влаги из обмундирования, проводимый перед экспозицией камерной дезинсекции. Этот период включает подогрев обмундирования до 80° С и высушивания его до пределов соответствующих 80—85% относительной влажности. Изучение этого физического процесса сушки, который занимает в настоящее время от 16 до 25 минут в зависимости от совершенства конструкции камеры, имеет практическое значение, поскольку продолжительность процесса сушки влияет на пропускную способность камеры, которую желательно увеличить.
Объектами обычной обработки военного обмундирования являются шинель, шаровары и гимнастерка; вместе они составляют один комплект весом: зимней одежды 5 кг и летней — 4,25 кг. Шинели пр.» процессе сушки развешиваются на •стандартные плечики, сделанные из проволоки в 6—6 мм, с небольшими крючками для шаровар и гимнастерок. На основании опыта комплекты обмундирования развешиваются с равномерной плотностью, по 6 комплектов на 1 м= площади основания камеры (см. рис.).
¡Развешенные комплекты при этой плотности висят достаточно свободно, образуя .между собой ряд каналоЕ ширинов от 20 до 40 мм. Эти вертикальные каналы изменяются по конфигурации комплекта и представляют свободное сечение для прохода движущегося воздуха. При данной плотности загрузки наименьшая площадь сечения камеры для прохода воздуха получается в плечах шинели и определяется 20% площади камеры, а внизу у подола шинели — 90%, что при .условии 4-кратного циркуляционного обмена воздуха в минуту, считая от всего объема пустой камеры, скорость движения воздуха в различных сечениях получается от 0,15 до 0,60 м в 1 секунду. Количество находящейся влаги в одежде увеличивает общий расход тепла и продолжительность сушки. По Рубнеру влажность разделяется на гигроскопическую, которая связана с самим веществом материала
Расположение комплектов обмундирования на 1 м3
обмундирования, и промежуточную, заполняющую поры материала одежды; Рубнер относит одежду практически к сухой,, у которой гигроскопическая влажность составляет 50°/о; при 100% гигроокопической влажности материал получает полное насыщение. По Куль-еру шинельное армейское сукно при ЮО^/о относительной влажности воздуха получает максимальное весовое насыщение гигроскопической влаги 15,1я/о, темносинее сукно—20%, хлопчатобумажные ткани — 8,4%>. Другие последующие исследования сравнительно мало изменяют эти цифры. По Рубнеру шерстяная ткань при 100°/о относительной влажности воздуха воспринимает 25—<28%, а хлопчатобумажная 11,0°/о своего веса. Ганешин в своей работе отмечает, что при полном насыщении в паровой текучей камере шерсть поглощает влаги 40°/о, а хлопок 27®/о от своего веса, не становясь влажными наощупь.
Большое увлажнение одежды получается от тумана, дождя и погружения в воду; это явление обычно для военного обмундирования.
В этих случаях обмундирование делается тяжелым за счет промежуточной влаги, которая увеличивает вес шерстяных вещей до 480%,. а хлопчатобумажных до 420'% своего веса. Исходя из того, что наличие такого количества влаги вообще замедляет весь процесс, требует больших расходов тепла и удлиняет время на ее испарение, одежду в таком состоянии перед дезинсекцией необходимо освободить от влаги в центрофуге или просушкой на воздухе, и только> после этого освобождения от промежуточной влаги комплекты развешиваются в камере для обработки. Процессы сушки материала воздухом чрезвычайно сложны. Воздух вначале отдает часть тепла очень тонкому слою материала через поверхность пропорционально его массе. При одинаковых условиях скорости движения и температуры воздуха теплопередача его происходит менее интенсивно, чем от пара или воды, потому что удельная теплоемкость воздуха сравнительно с ними мала. Анализируя самый процесс сушки, мы видим, что воздух, проникая внутрь материала, вводит туда тепло, которое расходуется на испарение влаги. Образовавшийся внутри пар продвигается на поверхность материала и здесь смешивается с воздухом,, который его и удаляет с поверхности материала.
Отдача тепла от воздуха к поверхности зависит от свойств поверхности и свойств самого материала, а также от скорости движения и температуры воздуха. Вычисление времени, требуемого для прохождения тепла внутрь материала для нагрева его и удаления из. него влаги даже в простых случаях является до сих пор еще нерешенной проблемой.
Гаусбранд, описывая многие исследования по теплопроводности плохо проводящих тепло материалов при процессе сушки не дал ответа как о времени, которое должно истечь для нагрева материала, подвергающегося сушке, так; и о времени для прохождения того количества тепла, которое должно быть-достаточным для начала испарения. Но исследованиями все же установлена зависимость скорости испарения от основных факторов и наиболее выгодные условия процесса сушки.
Оказывается, что абсолютная величина испаренной влаги пропорциональна разнице упругости пара на поверхности материала и упругости шара проходящего' воздуха. Захват водяного пара воздухом происходит относительно медленно и потому чрезмерно увеличивать скорость движения воздуха нецелесообразно, так-как воздух не уапеет взять водяные пары. Осушающее действие воздуха определяется пропорционально квадратному корню из разности скоростей парообразования и движения воздуха. Расход же тепла при его движении на обогрев растет прямо пропорционально массе материала. Обеспечение равномерного процесса сушки в условиях камерной дезинсекции требует равномерного расположения проходов для движущегося воздуха, охвата материала с двух сторон-так, чтобы материал прогревался до самой средины, .причем допускаемый нагрев одежды по Окуневскому должен не превышать 110° С. Чем меньше насыщен влагой воздух, подходящий к материалу, чем чаще он возобновляется путем-частичного подсоса и выхлопа из камеры, тем быстрее он высушивает материал,, так как то и другое способствует большей разнице упругости паров.
Большой научный и практический интерес, представляет камера с искусственно воздухоразреженным пространством. Воздухоразрежен-ным называется такое • состояние, когда единица объема заключает в себе меньший вес воздуха, нежели при атмосферном давлении. Вес насыщенного водяного пара, который в это пространство вмещается при известной температуре, не зависит от присутствия или отсутствия воздуха и всегда для одной и той же температуры одинаков. Воздухоразреженное пространство поэтому всегда на единицу веса воздуха будет содержать больше насыщенного пара, чем пространство камеры, наполненное воздухом с нормальным давлением. Какой же практический интерес представляет подобное состояние камеры?
Разреженное пространство требует меньшего веса воздуха, чем при нормальном давлении для того, чтобы поглотить равное количество влаги. Меньший вес воздуха для испарения равного количества воды должен отдать то же самое тепло, так что воздух выходит из сушильного пространства более охлажденным. Надо отметить, что теплотехнические расчеты, произведенные параллельно, дают большое уменьшение суммарного расхода тепла при расчете воздухоразрежен-ной камеры, чем при камерах с нормальным и особенно с повышенным давлением циркулирующего воздуха. Камеры подобных конструкций должны конечно иметь непроницаемые стены и более герметические затворы дверей, чем для нормального давления.
По вопросу исследования процесса сушки при дезинсекции одежды в НИ1ИСИ '.РККА в 1935 г. было поставлено 12 испытаний. Эти испытания были проведены в комбинированной дезинфекционной камере, которая построена для 40 комплектов из расчета примерно 6 комплектов на 1 м2. (Процесс дезинсекции рассчитан на горячий воздух с подачей его вентилятором в количестве 2 400 м3 в час или с 4-кратным обменом в минуту; температура воздуха при его входе в камеру 120° -С. Нагрев воздуха производится калориферами Юнкерса при паровом котле с давлением 5 избыточных атмосфер. Камера кроме конвекционного горячего воздуха нагревалась лучистой теплотой паровых труб с поверхностью 10 м-, установленных по вертикальному периметру ограждений. Из 12 испытаний камеры, проведенных в различных условиях, удалось найти лучшие результаты с подсосом и выхлопом воздуха из расчёта 900 м3 в час, каковой сеанс мной и описывается ниже.
Перед сеансом дезинсекции применялся предварительный прогрев незагруженной камеры до 38—40° 'С. Сеанс состоял из 3 циклов, из которых 1-й проводился в течение 15 минут, когда камера работала с вышеуказанным частичным выхлопом, 2-й цикл—в течение 10 минут — проводился, когда камера работала на общую рециркуляцию без выхлопа воздуха, и 3-й цикл — в течение 16 минут,— проводился, когда камера работала опять с указанным выше выхлопом. Измерение температуры производилось по показанию внешних термометров, установленных внизу и вверху камеры, а также дополнительно по 2 термометрам, .установленным один во входном, а другой в выходном воздуховодах; кроме того измерялось тягомером разрежение в камере в миллиметрах водяного столба. .Данные нагрева камеры следующие:
Время измерения
Температура внутренней камеры в градусах Цельсия
Температура входа и выхода воздуха
в воздуховодах в градусах Цельсия
15 часов 12 минут
15 » 17 »
15 » 22 »
15 » 32 »
15 » 37 »
15 » 42 »
15 » 47 »
15 » 52 »
45/38 64/ 0 72/67 82/81 88/87 92/91 95/95 100/97
90-60 97—66 111—76 113-80 115-82 120 -87 120—80
В камере поддерживалось разрежение в 6—8 мм водяного столба.
Анализируя процесс при разрежении в камере 6—8 мм водяного столба, .можно отметить почти постоянный температурный перепад тепла между входом и выходом воздуха из камеры в среднем около 33°С. Этот период, отмечаемый через 5 минут, характеризует приблизительно постоянный подъем температуры воздуха и одежды независимо от перемены циклов действия камеры при условии постоянной скорости воздуха (между одеждой скорость составляла от 0,16 до 0,60 м в секунду).
По окончании процесса дезинсекции завешенные комплекты обмундирования максимальные термометры показали следующий прогрев комплектов.
Задняя часть камер: шинель (под воротником) — 92° С, гимнастерки ■(карман) — 88° С, шинель (пола) — 94° С.
Средина камер ы: гимнастерка (карман) — 92° С, шинель (пола) —91° С
Передняя часть камеры: шинель (под воротником)—97° С, гимнастерка (карман)—92° С, шинель ¡(1пола) — 96° С.
Кроме испытаний на прогрев, взвешиванием определялось количество влаги,, удаляемое из обмундирования.
Обмундирование, предварительно очень хорошо высушенное и взвешенное-по отдельным комплектам, было увлажнено при помощи гидропультов по 0,5 л «а комплект, т. е. внесено 12,5% влаги. Увлажненные комплекты лежали в штабеле около 3 часов для впитывания влаги внутрь материала, после чего были загружены в камеру. Развешенные комплекты подвергались действию сушки: нагретым воздухом с температурой 90—100° С, вышеуказанными скоростями и частичным выхлопом и подсосом воздуха в течение 15 минут. По окончании сушки комплекты были взвешены, причем за это время потеря влажности их выразилась от 4 до 10,7% веса. Из опытов видно, что процесс сушки обмундирования в камере в течение четверти часа вполне обеспечивает выпаривание гигроскопической влажности до требуемых пределов. Отмечается некоторая неравномерность потерь влаги отдельными комплектами.
Результат описанных испытаний несмотря на явную удовлетворительность все же не может считаться окончательным и в дальнейшем разработка и исследование суховоздушных камер должны продолжаться. В частности необходимо как для составления паспорта, так и для изучения конструкции включать в программу испытания: 1) снятие изотерм при нагреве пустой и загруженной камеры, 2) измерение разрежения в камере, 3) измерение скорости и температуры воздуха, выходящего из-под решотки в камеру, 4) измерение относительной влажности и температуры выбрасываемого в атмосферу воздуха,. 5) определение разности температур входящего и выходящего воздуха при различных процентах подсоса.
Такие данные дадут возможность легко определить и оценить конструкцию и сократить процесс нагрева сушки одежды и всего сеанса дезинсекции.
Выводы
1. Увеличение температуры горячего воздуха, подводимого к материалу до 120° С, и смена его при рецикуляции выгодны для процесса, так как это сокращает время процесса сушки.
2. Конструкцию вешалок (плечиков) следует разрабатывать так, чтобы развешенный материал свободно обдувался с двух сторон.
3. Не- следует стремиться получать слишком большие скорости воздуха, а следовательно и усиление воздухообмена, так как воздух при очень больших скоростях не успеет поглощать влагу развешенных вещей.
4. Конструкция камеры должна обеспечить равномерность температуры между крайними и внутренними комплектами развешенной одежды.
5. Максимальное разрежение воздуха в камере и герметичность ее создают выгодные условия для процесса как с теплотехнической стороны, так и со стороны эксплоатации камеры при специальном, задании.
